PT915917E - PROCESS FOR THE DECOMPOSITION OF A POLYMER IN ITS MONOMER OR MONOMEROS - Google Patents

PROCESS FOR THE DECOMPOSITION OF A POLYMER IN ITS MONOMER OR MONOMEROS Download PDF

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PT915917E
PT915917E PT97933777T PT97933777T PT915917E PT 915917 E PT915917 E PT 915917E PT 97933777 T PT97933777 T PT 97933777T PT 97933777 T PT97933777 T PT 97933777T PT 915917 E PT915917 E PT 915917E
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poly
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Ian Douglas Poree
Karol Paula Cameron
Janine Alison Bloem
Fritz Dieter Schlosser
Alison Mcgowan
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Aeci Ltd
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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Description

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ΕΡ Ο 915 917/PTΕΡ Ο 915 917 / EN

DESCRICÃO “Processo para a decomposição de um polímero no seu monómero ou monómeros”A process for the decomposition of a polymer into its monomer or monomers.

Antecedentes do inventoBACKGROUND OF THE INVENTION

Este invento refere-se a um processo para a decomposição de um polímero que é capaz de sofrer uma despolimerização térmica para o seu monómero ou monómeros, e para a recuperação de pelo menos um dos monómeros, monómero esse que pode ser reciclado para um processo de polimerização. O processo de decomposição ou despolimerização convencional para a despolimerização de resíduos de poli(metacrilato de metilo) (“PMMA”) faz uso de um reactor de banho de chumbo. Os resíduos de PMMA são triturados em pequenos pedaços (1 a 5 cm de diâmetro) e decompostos na superfície de um banho de chumbo fundente. O chumbo fundente é mantido a 520 a 550°C por meio de um queimador diesel que trabalha a cerca de 900°C. No reactor, a despolimerização dá-se produzindo um produto gasoso que é o monómero (metacrilato de metilo) (“MMA”), que é condensado num condensador, com um resíduo sólido ou cinza remanescente na superfície do banho de chumbo. O resíduo é composto principalmente de material carbonáceo, chumbo (40-60% m/m Pb) e resíduos inorgânicos de pigmentos e aditivos. O monómero em bruto (aproximadamente 85%) de MMA) pode então ser purificado como se segue. O monómero é lavado numa solução cáustica a 9% (contendo 40 ppm de sulfato de cobre hepta-hidratado CuS04.7H20), que remove quaisquer traços de chumbo. Os líquidos de lavagens (contendo aproximadamente 12 ppm de chumbo) são tratados e descarregados para um tanque de deposição de lamas, mas representam um potencial risco ambiental. O passo de purificação final é uma destilação a vácuo a 65°C, para remover quaisquer impurezas orgânicas pesadas. Este tipo de reactor de despolimerização pode ser operado para produzir monómero refinado com uma pureza média de 99,3% e um rendimento de 85%.This invention relates to a process for the decomposition of a polymer which is capable of undergoing thermal depolymerization for its monomer or monomers and for the recovery of at least one of the monomers which can be recycled to a process of polymerization. The conventional decomposition or depolymerization process for the depolymerization of poly (methyl methacrylate) (PMMA) waste makes use of a lead bath reactor. The PMMA residues are ground into small pieces (1 to 5 cm in diameter) and decomposed on the surface of a lead-melt bath. The melt lead is maintained at 520 to 550 ° C by means of a diesel burner operating at about 900 ° C. In the reactor, depolymerisation occurs by producing a gaseous product which is the monomer (methyl methacrylate) ("MMA"), which is condensed in a condenser, with a solid or gray residue remaining on the surface of the lead bath. The residue consists mainly of carbonaceous material, lead (40-60% m / m Pb) and inorganic residues of pigments and additives. The crude monomer (approximately 85%) of MMA) can then be purified as follows. The monomer is washed in a 9% caustic solution (containing 40 ppm copper sulfate heptahydrate CuSO 4 .7H 2 O), which removes any traces of lead. Wash liquids (containing approximately 12 ppm lead) are treated and discharged to a sludge deposition tank, but represent a potential environmental hazard. The final purification step is a vacuum distillation at 65 ° C to remove any heavy organic impurities. This type of depolymerization reactor can be operated to produce refined monomer having an average purity of 99.3% and a yield of 85%.

Este tipo de reactor de despolimerização possui numerosas desvantagens. A desvantagem mais significativa do reactor de banho de chumbo são os riscos ambientais e de segurança associados ao chumbo. Outra desvantagem do reactor é a de que tem que ser operado numa base não contínua. Geralmente, o reactor é encerrado aproximadamente após cinco dias de operação devido a incrustações na superfície causadas pelo resíduo, o que inibe a transferência de calor do chumbo para o PMMA. A operação de arrefecimento e de limpeza pode resultar numa paragem de um ou dois dias. Uma outra desvantagem é a de que o chumbo contendo o resíduo é gerado como um desperdício. O chumbo tem que serThis type of depolymerization reactor has numerous disadvantages. The most significant drawback of the lead bath reactor is the environmental and safety hazards associated with lead. Another disadvantage of the reactor is that it has to be operated on a non-continuous basis. Generally, the reactor is shut down approximately after five days of operation due to surface fouling caused by the residue, which inhibits the transfer of heat from lead to PMMA. Cooling and cleaning may result in a one-day or two-day shutdown. A further disadvantage is that the lead containing the residue is generated as a waste. Lead has to be

84 596 ΕΡ0915 917/ΡΤ 2 recuperado a partir do resíduo, que então necessita de ser depositado de um modo ambientalmente adequado. O banho de chumbo tem que ser subsequentemente reaquecido até à temperatura de operação. Deste modo, o processo é energeticamente muito ineficaz.84 596 ΕΡ0915 917 / ΡΤ 2 recovered from the residue, which then needs to be deposited in an environmentally suitable manner. The lead bath has subsequently to be reheated to the operating temperature. Thus, the process is energetically very ineffective.

Num artigo intitulado “Polymethyl Metacrilate Binder Removal from an Alumina Compact: Microwave versus Conventional Heating” em Mat. Res. Soc. Symp. Proc., Vol. 269, 1992, de Moore et al, é descrito que amostras compactadas de alumina e polimetacrilato de metilo foram aquecidas num fomo de microondas de 2450MHz por aquecimento convencional num fomo eléctrico. Foram usados vários esquemas de aquecimento para efectuar a remoção do ligante polimérico por decomposição térmica. As propriedades dieléctricas, a porosidade e outras propriedades físicas foram investigadas de modo compreender melhor o processo de remoção do ligante num campo de microondas. Os resultados do estudo fizeram realçar a quantidade dos resíduos de carbono que permaneciam na massa. Neste artigo é referido que o PMMA se decompõe no monómero, água, benzeno e outros componentes. Estes componentes são então ainda mais decompostos em hidrocarbonetos entre 500°C e 1000°C. Por outras palavras, o PMMA é completamente decomposto em hidrocarbonetos.In an article titled "Polymethyl Methacrylate Binder Removal from an Alumina Compact: Microwave versus Conventional Heating" in Mat. Res. Soc. Symp. Proc., Vol. 269, 1992, Moore et al., It is reported that compressed samples of alumina and methyl polymethacrylate were heated in a 2450MHz microwave oven by conventional heating in an electric fan. Various heating schemes were used to effect the removal of the polymeric binder by thermal decomposition. Dielectric properties, porosity and other physical properties have been investigated to better understand the binder removal process in a microwave field. The results of the study highlighted the amount of carbon residues remaining in the mass. In this paper it is reported that PMMA decomposes into monomer, water, benzene and other components. These components are then further broken down into hydrocarbons between 500 ° C and 1000 ° C. In other words, the PMMA is completely decomposed into hydrocarbons.

Num artigo intitulado “Microwave reactions of polyethylene terephtalate”, em Polym. Mater. Sei. Eng., 71, 531-2, 1994, por Gilmer et al, é descrito que foi projectado um reactor vitrificado para a cavidade de microondas, para permitir que reacções químicas convencionais se realizem sem aquecimento por microondas focalizado. Ao empregar-se esta montagem para reacções respeitantes à síntese e despolimerização de poli(tereftalato de etileno) (PET), em geral, os monómeros para o PET não são bons aquecedores por microondas (absorvedores), com a possível excepção do etilenoglicol (EG). Na despolimerização do PET por EG e na reacção do EG com di-tereftalato de metilo para formar bis(tereftalato de hidroxietilo) e metanol (MeOH), obtiveram-se idênticas velocidades reaccionais usando aquecimento térmico ou por microondas.In an article titled "Microwave reactions of polyethylene terephtalate" in Polym. Mater. Know. Eng., 71, 531-2, 1994, by Gilmer et al., It is described that a vitrified reactor was designed for the microwave cavity to allow conventional chemical reactions to be performed without focused microwave heating. When using this assembly for reactions concerning the synthesis and depolymerization of polyethylene terephthalate (PET), the monomers for PET are generally not good microwave heaters (absorbers), with the possible exception of ethylene glycol (EG ). In the depolymerization of PET by EG and in the reaction of EG with methyl di-terephthalate to form bis (hydroxyethyl terephthalate) and methanol (MeOH), the same reaction rates were obtained using either thermal or microwave heating.

Por outras palavras, este artigo descreve em geral a despolimerização do PET, num solvente, i.e. EG.In other words, this paper generally describes the depolymerization of PET, in a solvent, i.e. EG.

Deste modo, existe uma necessidade de um novo processo para a decomposição de um polímero no seu monómero ou monómeros, processo esse que faça uso de uma via de decomposição térmica económica, segura e ambientalmente aceitável, que elimine o uso de chumbo, e que resulte numa menor quantidade de “cinzas” ou “resíduos” e que seja livre de contaminação por chumbo. 3 84 596Thus, there is a need for a new process for the decomposition of a polymer into its monomer or monomers, which makes use of an economical, safe and environmentally acceptable thermal decomposition pathway that eliminates the use of lead, and which results in a smaller quantity of "ashes" or "residues" and that is free of lead contamination. 3 84 596

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Sumário do inventoSUMMARY OF THE INVENTION

De acordo com o invento é proporcionado um processo para a decomposição de um polímero que é capaz de sofrer decomposição térmica no seu monómero ou monómeros, sendo o polímero seleccionado do grupo constituído por poli(metacrilato de metilo), politetrafluoroetileno, poliestireno, poli(tereftalato de etileno), poli(a-metilestireno) e poliisobutileno, e para recuperar pelo menos um dos monómeros, que inclui os passos de: (i) sujeitar o polímero numa forma sólida, em gel, parcialmente fundida ou fundida a um aquecimento com microondas, durante um período de tempo e a uma temperatura suficientes para decompor o polímero para produzir o monómero ou monómeros numa forma gasosa, líquida ou sólida, sem decomposição substancial do monómero ou monómeros; e (ii) recuperação de pelo menos um dos monómeros ou monómero. O polímero pode ser qualquer material polimérico adequado que seja capaz de sofrer uma decomposição térmica no seu monómero ou monómeros correspondentes, com rendimentos razoáveis, e que é seleccionado da lista anteriormente fornecida. O polímero a ser decomposto pode estar presente como um polímero único, ou numa mistura de dois ou mais polímeros. Neste último caso, ambos ou todos os polímeros podem ser tal como listados anteriormente, ou um polímero pode ser tal como os listados antes, e o outro polímero ou polímeros podem ser polímeros diferentes, que podem ou não decompor-se no seu monómero ou monómeros. O processo do invento é de particular aplicação ao poli(metacrilato de metilo), que sofre uma despolimerização térmica em metacrilato de metilo, com um rendimento até 99% do monómero. O processo do invento pode incluir os seguintes passos: (iii) quando dois ou mais monómeros são recuperados no passo (ii), separação dos monómeros um do outro; (iv) quando o monómero ou monómeros estão na forma gasosa, condensação do monómero ou monómeros; eAccording to the invention there is provided a process for the decomposition of a polymer which is capable of undergoing thermal decomposition in its monomer or monomers, the polymer being selected from the group consisting of poly (methyl methacrylate), polytetrafluoroethylene, polystyrene, poly ethylene), poly (Î ± -methylstyrene) and polyisobutylene, and to recover at least one of the monomers which comprises the steps of: (i) subjecting the polymer to a partially melted or molten solid form of a microwave heating for a period of time and at a temperature sufficient to decompose the polymer to produce the monomer or monomers in a gaseous, liquid or solid form without substantial decomposition of the monomer or monomers; and (ii) recovering at least one of the monomers or monomer. The polymer may be any suitable polymeric material which is capable of undergoing thermal decomposition into its corresponding monomer or monomers in reasonable yields and which is selected from the list previously provided. The polymer to be decomposed may be present as a single polymer, or in a mixture of two or more polymers. In the latter case, both or all of the polymers may be as listed above, or a polymer may be such as those listed above, and the other polymer or polymers may be different polymers, which may or may not decompose into their monomer or monomers . The process of the invention is of particular application to poly (methyl methacrylate), which undergoes a thermal depolymerization in methyl methacrylate, in up to 99% yield of the monomer. The process of the invention may include the following steps: (iii) when two or more monomers are recovered in step (ii), separation of the monomers from one another; (iv) when the monomer or monomers are in the gaseous form, condensation of the monomer or monomers; and

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ΕΡ Ο 915 917/PT 4 (ν) purificação do monómero ou monómeros condensados.(Ν) purification of the condensed monomer or monomers.

Depois disto, o monómero ou monómeros podem, por exemplo, ser reciclados para um processo de polimerização do monómero ou monómeros para produzir o polímero, ou outros polímeros, ou pode ser usado para fabricar outros produtos.Thereafter, the monomer or monomers may, for example, be recycled to a polymerization process of the monomer or monomers to produce the polymer, or other polymers, or may be used to make other products.

Antes do passo (i), o polímero pode ser pré-aquecido a uma temperatura adequada. O aquecimento pode ser efectuado de qualquer modo convencional.Prior to step (i), the polymer may be preheated to a suitable temperature. The heating may be effected in any conventional manner.

No passo (i), o polímero pode ser misturado com um absorvedor ou susceptibilizador de microondas, ou seja, um material com um elevado factor de perda dieléctrica. Exemplos de absorvedores ou susceptibilizadores de microondas são o pó de carvão (negro de fumo, pó de fomo, fuligem); FREQUON B20, que é um pó fino inorgânico branco; M(03ZOxR)n em que M = metal, Z = átomos do grupo V com peso molecular > 30, x = 0,1, R = H ou radical orgânico, n = 1,2, por exemplo Zr(03PCH2CH2SH); cerâmicos de elevada perda, tais como o carboneto de silício (SiC); ferrites; a maioria dos electro-cerâmicos (e.g. titanato de bário, BaTi03); e materiais à base de óxidos de metais alcalinos (e.g. óxido de sódio). O uso de um absorvedor ou susceptibilizador de microondas pode aumentar o processo de decomposição em polímeros que por si só não interajam ou interajam apenas fracamente com microondas (tais como materiais não polares). O passo (i) pode ser efectuado sob uma atmosfera inerte, por exemplo, uma atmosfera de azoto.In step (i), the polymer can be mixed with a microwave absorber or susceptibilizer, i.e. a material with a high dielectric loss factor. Examples of absorbers or microwave susceptibilizers are the coal powder (carbon black, fumed powder, soot); FREQUON B20, which is a fine white inorganic powder; M (03ZOxR) n wherein M = metal, Z = molecular weight group V atoms > 30, x = 0.1, R = H or organic radical, n = 1.2, for example Zr (03PCH2CH2SH); high loss ceramics, such as silicon carbide (SiC); ferrites; most electro-ceramics (e.g. barium titanate, BaTiO3); and materials based on alkali metal oxides (e.g., sodium oxide). The use of a microwave absorber or susceptibilizer may increase the decomposition process in polymers that by themselves do not interact or interact only weakly with microwaves (such as non-polar materials). Step (i) may be carried out under an inert atmosphere, for example, an atmosphere of nitrogen.

No passo (i), o aquecimento por microondas pode ser efectuado numa cavidade mono-modo, multi-modo ou não-ressonante de um reactor de microondas, com qualquer frequência de microondas adequada, e preferencialmente a 2,45 GHz ou 915 MHz, que são frequências industriais. O processo do invento pode ser realizado numa base contínua ou descontínua.In step (i), microwave heating can be performed in a mono-mode, multi-mode or non-resonant cavity of a microwave reactor, at any suitable microwave frequency, and preferably at 2.45 GHz or 915 MHz, which are industrial frequencies. The process of the invention may be carried out on a continuous or discontinuous basis.

Breve descricão dos desenhos A Figura 1 é uma vista diagramática transversal de um dispositivo de microondas mono-modo à escala laboratorial, para utilização no processo do invento; a Figura 2 é uma vista expandida de uma porção da cavidade mono-modo do dispositivo da Figura 1;BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Figure 1 is a cross-sectional diagrammatic view of a laboratory scale mono-mode microwave device for use in the method of the invention; Figure 2 is an expanded view of a portion of the mono-mode cavity of the device of Figure 1;

84 596 ΕΡ Ο 915 917/ΡΤ 5 a Figura 3 é uma vista diagramática transversal de uma modificação da cavidade mono-modo do dispositivo da Figura 1; a Figura 4 é uma vista diagramática transversal de um dispositivo de microondas multi-modo à escala laboratorial, para utilização no processo do invento; a Figura 5(a) é uma vista diagramática à escala de bancada, de um reactor de microondas mono-modo e do dispositivo para utilizar no processo do invento; a Figura 5(b) é uma vista diagramática de uma fonte variável de energia de microondas para ser usado com o reactor da figura 5(a); e a Figura 6 é uma vista diagramática de um reactor não-ressonante de microondas para vários fins (± 1000 ml) e o dispositivo para ser usado no processo do invento.Figure 59 is a cross-sectional diagrammatic view of a modification of the mono-mode cavity of the device of Figure 1; Figure 4 is a cross-sectional diagrammatic view of a multi-mode laboratory microwave device for use in the method of the invention; Figure 5 (a) is a diagrammatic view on a bench scale of a mono-mode microwave reactor and the device for use in the process of the invention; Figure 5 (b) is a diagrammatic view of a variable source of microwave energy for use with the reactor of Figure 5 (a); and Figure 6 is a diagrammatic view of a non-resonant microwave multi-purpose reactor (± 1000 ml) and the device for use in the method of the invention.

Descrição das concretizações O ponto crucial do invento é um processo para a decomposição de um polímero que seja capaz de sofrer despolimerização térmica no seu monómero ou monómeros, sendo o polímero seleccionado a partir do grupo constituído por poli(metacrilato de metilo), politetrafluoroetileno, poliestireno, poli(tereftalato de etileno), poli(a-metilestireno) e poliisobutileno, e para recuperar pelo menos um dos monómeros, que inclui os passos de: (i) sujeitar o polímero numa forma sólida, de gel, parcialmente fundida ou fundida a um aquecimento com microondas, durante um período de tempo e a uma temperatura suficiente para decompor o polímero, para produzir o monómero ou monómeros numa forma gasosa, líquida ou sólida, sem decomposição substancial do monómero ou monómeros; e (ii) recuperação de pelo menos um do monómeros ou monómero.Description of the Embodiments The crux of the invention is a process for the decomposition of a polymer which is capable of undergoing thermal depolymerization in its monomer or monomers, the polymer being selected from the group consisting of poly (methyl methacrylate), polytetrafluoroethylene, polystyrene , poly (Î ± -methylstyrene) and polyisobutylene, and to recover at least one of the monomers, which comprises the steps of: (i) subjecting the polymer to a solid, gel form, partially melted or melted at a microwave heating for a period of time and at a temperature sufficient to decompose the polymer to produce the monomer or monomers in a gaseous, liquid or solid form without substantial decomposition of the monomer or monomers; and (ii) recovering at least one of the monomers or monomer.

Como o propósito do invento é o de recuperar pelo menos um dos monómeros, o aquecimento por microondas deve ser tal, que o monómero a ser recuperado não seja substancialmente decomposto. Deste modo, a frase “sem decomposição substancial do monómero ou monómeros” deve ser interpretada deste modo.As the purpose of the invention is to recover at least one of the monomers, the microwave heating must be such that the monomer to be recovered is not substantially decomposed. Thus, the phrase "without substantial decomposition of the monomer or monomers" is to be interpreted in this way.

Deve notar-se que o polímero é sujeito às microondas numa forma sólida, de gel, parcialmente fundida ou fundida. Por outras palavras, o passo (i) é efectuado na ausência deIt should be noted that the polymer is subjected to microwaves in a solid, gel, partially molten or molten form. In other words, step (i) is carried out in the absence of

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ΕΡ Ο 915 917/PT 6 um solvente ou solventes para o polímero.A solvent or solvents for the polymer.

Por “gel” quer referir-se um sistema que contenha uma gama de produtos desde o monómero até ao polímero, ou seja, uma mistura parcialmente polimerizada. O sistema não contém solvente para o polímero. O processo do invento é de particular aplicação a polímeros seleccionados do grupo constituído por poli(metacrilato de metilo), politetrafluoroetileno, poliestireno, poli(a-metilestireno) e poliisobutileno, i.e. excluindo poli(tereftalato de etileno), uma vez que a degradação deste polímero para recuperar ambos os monómeros, etilenoglicol e ácido tereftálico, envolve uma reacção de hidrólise, que requer a presença de um solvente adequado tal como o etilenoglicol ou outra espécie contendo hidróxido, por exemplo metanol. No processo deste invento, apenas o ácido tereftálico pode ser recuperado na ausência de um solvente. O processo do invento é mais especifícamente para aplicação ao poli(metacrilato de metilo).By "gel" is meant a system containing a range of products from the monomer to the polymer, i.e. a partially polymerized blend. The system does not contain solvent for the polymer. The process of the invention is particularly applicable to polymers selected from the group consisting of poly (methyl methacrylate), polytetrafluoroethylene, polystyrene, poly (α-methylstyrene) and polyisobutylene, ie excluding polyethylene terephthalate, since the degradation of this polymer to recover both monomers, ethylene glycol and terephthalic acid, involves a hydrolysis reaction, which requires the presence of a suitable solvent such as ethylene glycol or other hydroxide-containing species, for example methanol. In the process of this invention, only terephthalic acid can be recovered in the absence of a solvent. The process of the invention is more specifically for application to poly (methyl methacrylate).

Tal como referido atrás, o polímero a ser decomposto pode estar presente como um único polímero ou em mistura de dois ou mais polímeros. Neste último caso, ambos ou todos os polímeros podem ser tal como listados antes, ou um polímero pode ser tal como listado antes, e o outro polímero ou polímeros podem ser diferentes polímeros que podem ou não decompor-se no seu monómero ou monómeros.As noted above, the polymer to be decomposed may be present as a single polymer or in admixture of two or more polymers. In the latter case, both or all of the polymers may be as listed above, or a polymer may be as listed above, and the other polymer or polymers may be different polymers which may or may not decompose into their monomer or monomers.

Deste modo, o processo pode ser usado selectivamente para decompor e recuperar o monómero de uma substância polimérica, ou para decompor e recuperar dois ou mais monómeros consecutivamente, a partir de um copolímero ou de uma mistura física de vários polímeros, em que as temperaturas de decomposição e os factores de perda dieléctrica são convenientemente diferentes para o permitir. No processo, a temperatura de decomposição é controlada de modo a prevenir uma degradação substancial do monómero ou monómeros em hidrocarbonetos ou noutros materiais carbonáceos indesejáveis.Accordingly, the process may be selectively used to decompose and recover the monomer of a polymer substance, or to decompose and recover two or more monomers sequentially, from a copolymer or a physical blend of various polymers, wherein the and the dielectric loss factors are conveniently different to allow this. In the process, the decomposition temperature is controlled so as to prevent a substantial degradation of the monomer or monomers into hydrocarbons or other undesirable carbonaceous materials.

Tal como referido, o processo do invento é de particular aplicação para a despolimerização de resinas e polímeros acrílicos, mais particularmente poli(metacrilato de metilo), ou copolímeros de misturas físicas de poli(metacrilato de metilo) com outras substâncias poliméricas. O polímero pode ser tratado numa forma de gel, parcialmente fundida ou fundida, ou 7 84 596As stated, the process of the invention is of particular application for the depolymerization of acrylic resins and polymers, more particularly poly (methyl methacrylate), or copolymers of physical blends of poly (methyl methacrylate) with other polymeric substances. The polymer may be treated in a gel form, partially melted or fused, or 7 84 596

ΕΡ Ο 915917/PT em forma sólida sob a forma de pequenos pedaços, por exemplo possuindo um diâmetro de 0,1 a 5 cm, ou sob a forma de pó. O processo do invento é de particular aplicação para a despolimerização de produtos acrílicos, obtidos quer por fundição quer por extrusão, e produtos acrílicos de alto impacto, que podem conter outros componentes recicláveis (e.g. poliestireno) ou não recicláveis. E também de uso na reciclagem de resíduos de PMMA e produtos acrílicos em pó, também conhecidos por limalha, que se obtêm do corte de PMMA e produtos acrílicos, e PMMA em gel (mistura parcialmente polimerizada de PMMA/MMA).In solid form in the form of small pieces, for example having a diameter of 0.1 to 5 cm, or as a powder. The process of the invention is of particular application for the depolymerization of acrylic products, obtained either by casting or by extrusion, and high impact acrylic products, which may contain other recyclable (e.g. polystyrene) or non-recyclable components. It is also used in the recycling of PMMA residues and acrylic powder products, also known as filings, obtained from the cutting of PMMA and acrylic products, and PMMA gel (partially polymerized PMMA / MMA blend).

No passo (i) o polímero pode ser misturado com um absorvedor ou susceptibilizador de microondas, ou seja, um material com um elevado factor de perda dieléctrica. Um exemplo de um absorvedor ou susceptibilizador de microondas adequado é o negro de fumo. Outros exemplos são dados atrás. O negro de fumo é um absorvedor de microondas muito eficiente, que aquece em segundos, aumentando a decomposição do polímero. A energia térmica é transferida do negro de fumo para o polímero, o que resulta numa rápida decomposição. A percentagem em massa do negro de fumo adicionado pode ser de 0,5 a 50%, preferencialmente de 0,5 a 5% em massa do polímero. O negro de fumo não é afectado na atmosfera inerte e pode, deste modo, ser reciclado, desde que os pigmentos inorgânicos residuais não interfiram com o processo.In step (i) the polymer can be mixed with a microwave absorber or susceptibilizer, i.e. a material with a high dielectric loss factor. An example of a suitable microwave absorber or susceptibilizer is carbon black. Other examples are given above. Carbon black is a very efficient microwave absorber, which heats up in seconds, increasing the decomposition of the polymer. Thermal energy is transferred from the carbon black to the polymer, which results in rapid decomposition. The mass percentage of the carbon black added may be from 0.5 to 50%, preferably from 0.5 to 5% by weight of the polymer. The carbon black is unaffected in the inert atmosphere and can thus be recycled, provided the residual inorganic pigments do not interfere with the process.

Contudo, não é sempre necessário usar um absorvedor ou susceptibilizador. Por optimização do desenho da cavidade (geometria e dimensões), a conjugação com o material a ser aquecido é maximizada, reduzindo a necessidade de um susceptibilizador. Por exemplo, no caso do PMMA, após optimização do desenho do reactor, não é necessário absorvedor ou susceptibilizador de microondas, uma vez que o PMMA se conjuga eficientemente com energia de microondas. O passo (i) pode ser realizado sob uma atmosfera inerte, e.g. uma atmosfera de azoto. A atmosfera de azoto é usada para remover o produto gasoso da zona da reacção e para evitar a ignição de vapores orgânicos voláteis quentes, no caso em que o monómero é libertado sob a forma de um vapor ou líquido inflamável. O azoto também serve para evitar a ignição do carbono, quando este é usado como susceptibilizador de microondas.However, it is not always necessary to use an absorber or a susceptibilizer. By optimizing the cavity design (geometry and dimensions), the conjugation with the material to be heated is maximized, reducing the need for a susceptibilizer. For example, in the case of PMMA, after optimization of the reactor design, no microwave absorber or susceptibility is required, since PMMA is efficiently conjugated with microwave energy. Step (i) may be carried out under an inert atmosphere, e.g. an atmosphere of nitrogen. The nitrogen atmosphere is used to remove the gaseous product from the reaction zone and to prevent the ignition of hot volatile organic vapors in the case where the monomer is released as a flammable vapor or liquid. Nitrogen also serves to prevent ignition of carbon, when it is used as a microwave susceptibilizer.

Para além disso, de modo a prevenir a condensação dos produtos gasosos nas paredes do reactor de microondas, é possível aquecer as paredes do reactor de microondas por meios convencionais.Furthermore, in order to prevent condensation of the gaseous products on the walls of the microwave reactor, it is possible to heat the walls of the microwave reactor by conventional means.

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Antes do passo (i), o polímero pode ser pré-aquecido até uma temperatura adequada, sendo o calor produzido por qualquer meio convencional. A razão para isto é que se verificou que a eficiência de absorção de microondas de alguns polímeros, tal como o PMMA, aumenta com o aumento da temperatura. Esta propriedade pode ser utilizada para melhorar a eficiência global do processo do invento. Deste modo, o polímero pode ser pré-aquecido convencionalmente de modo a melhorar a eficiência de absorção de microondas e então, à temperatura elevada, o polímero é irradiado com energia de microondas. As vantagens do pré-aquecimento incluem o facto de que a eficiência de absorção de microondas pode ser melhorada através de uma conjugação mais eficaz da energia com os polímeros a uma temperatura elevada, e o custo de energia global do processo pode ser reduzido por aquecimento híbrido, uma vez que o aquecimento por microondas é apenas usado na zona (temperatura) de decomposição mais eficaz.Prior to step (i), the polymer may be preheated to a suitable temperature, the heat being produced by any conventional means. The reason for this is that it has been found that the microwave absorption efficiency of some polymers, such as PMMA, increases with increasing temperature. This property can be used to improve the overall efficiency of the process of the invention. Thus, the polymer can be conventionally preheated in order to improve the microwave absorption efficiency and then, at elevated temperature, the polymer is irradiated with microwave energy. The advantages of preheating include the fact that the microwave absorption efficiency can be improved by more efficient conjugation of the energy with the polymers at an elevated temperature, and the overall process energy cost can be reduced by hybrid heating , since microwave heating is only used in the most effective decomposition zone (temperature).

Quando o polímero é o PMMA, o PMMA pode ser pré-aquecido até uma temperatura de 80°C a 150°C, inclusive. Contudo, com um dispositivo de microondas de desenho adequado, o PMMA conjuga-se mais eficazmente com a energia de microondas, e o pré-aquecimento não é necessário. O aquecimento por microondas pode ser realizado numa cavidade mono-modo, multi-modo ou não-ressonante de um dispositivo de microondas com qualquer frequência de microondas adequada, determinada por medições de propriedades dielétricas, e mais preferencialmente com uma frequência industrial tal como de 2,45 GHz ou 915 MHz. A radiação de microondas interage directamente com, e aquece, o polímero, fazendo com que a decomposição se realize. A energia de microondas pode ser gerada por um magnetrão ou klistrão, usando energia eléctrica. As microondas são geradas num gerador de microondas e transferidas para uma cavidade mono-modo, multi-modo ou não-ressonante por meio de um condutor de ondas. Os requisitos de potência dependerão das propriedades dieléctricas do material sob radiação a uma frequência particular, da massa do material, da velocidade de alimentação e da eficiência do sistema. O dispositivo de microondas permite preferencialmente uma afinação fina da radiação de microondas aplicada à cavidade, para maximizar a densidade de campo eléctrico na região do polímero, e deste modo melhorar a eficiência de despolimerização do polímero.When the polymer is PMMA, the PMMA can be preheated to a temperature of from 80 ° C to 150 ° C inclusive. However, with a suitable design microwave device, PMMA is most effectively conjugated to microwave energy, and preheating is not required. Microwave heating may be performed in a mono-mode, multi-mode or non-resonant cavity of a microwave device having any suitable microwave frequency determined by measurements of dielectric properties, and more preferably with an industrial frequency such as 2 , 45 GHz or 915 MHz. The microwave radiation directly interacts with and heats the polymer, causing decomposition to take place. The microwave energy can be generated by a magnetron or klistrão, using electrical energy. The microwaves are generated in a microwave generator and transferred to a mono-mode, multi-mode or non-resonant cavity by means of a waveguide. The power requirements will depend upon the dielectric properties of the material under radiation at a particular frequency, the mass of the material, the feed rate and the efficiency of the system. The microwave device preferably allows fine tuning of the microwave radiation applied to the cavity to maximize the electrical field density in the polymer region, and thereby improve the depolymerization efficiency of the polymer.

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ΕΡΟ 915 917/PT 9 Ο processo pode ser realizado numa base descontínua, ou numa base contínua alimentando continuamente o polímero para a cavidade de microondas e, no caso de um produto gasoso, removendo o produto gasoso da zona de reacção. O gás inerte removido pode passar quer em cocorrente quer em contracorrente em relação à passagem do polímero. O processo pode também ser operado sem uma remoção contínua do gás inerte com um desenho adequado do equipamento. O tempo de residência do polímero sob radiação de microondas será determinado de modo a obter o grau desejado de decomposição do polímero, sem decomposição substancial do monómero que ocorre, e está também relacionado com o tipo e massa do polímero que está a ser decomposto, com as propriedades dieléctricas do polímero, a velocidade de alimentação, a potência utilizada e a eficiência do desenho do sistema. Tal como referido antes, o pré-aquecimento convencional do polímero antes da radiação de microondas reduz o tempo de radiação requerido, uma vez que a eficiência da absorção de microondas é melhorada.The process may be carried out on a discontinuous basis or on a continuous basis by continuously feeding the polymer into the microwave cavity and, in the case of a gaseous product, by removing the gaseous product from the reaction zone. The inert gas removed may pass either in co-current or countercurrent with respect to the passage of the polymer. The process may also be operated without a continuous withdrawal of the inert gas with a suitable design of the apparatus. The residence time of the polymer under microwave radiation will be determined so as to obtain the desired degree of decomposition of the polymer without substantial decomposition of the monomer that occurs and is also related to the type and mass of the polymer being decomposed with the dielectric properties of the polymer, the feed rate, the power utilized and the design efficiency of the system. As noted above, conventional preheating the polymer prior to microwave radiation reduces the required radiation time, since the efficiency of microwave absorption is improved.

Do mesmo modo, o uso de um susceptibilizador reduz o tempo de radiação requerido, que é novamente dependente dos factores anteriores, em adição à razão (m/m) de polímero em relação ao susceptibilizador.Likewise, the use of a susceptibilizer reduces the required radiation time, which is again dependent on the foregoing factors, in addition to the ratio (m / m) of polymer to the susceptibilizer.

Em geral, é desejável limitar a temperatura máxima dentro do dispositivo de microondas, de modo a decompor o polímero nos seus monómeros/monómero, sem mais degradação dos monómeros/monómero.In general, it is desirable to limit the maximum temperature within the microwave device, so as to decompose the polymer into its monomers / monomer, without further degradation of the monomers / monomer.

No caso de dois polímeros (ou seja, uma mistura ou um copolímero), na ausência de um susceptibilizador, a temperatura superior é fortemente determinada pelo polímero (I) com o mais elevado factor de perda dieléctrica, i.e. que absorve ou interage mais fortemente com a energia de microondas com uma frequência particular. Um exemplo disto é o caso de uma mistura de PMMA e poliestireno, em que a temperatura superior é determinada pelo PMMA, devido à sua maior interacção com a energia de microondas. Neste caso, a temperatura de decomposição máxima é superior à gama de temperatura típica para a decomposição do segundo polímero (poliestireno). Desde que esta temperatura máxima não exceda a temperatura a que ocorre mais degradação do monómero a partir da decomposição do segundo polímero (Π), ambos os monómeros dos polímeros (I) e (Π) podem ser recuperados simultaneamente. Contudo, se a temperatura máxima não exceder a temperatura de degradação do segundo monómero, apenas o monómero do primeiro polímero (I) pode ser recuperado. Isto aplica-se do mesmo modo a misturas contendo mais do que dois polímeros.In the case of two polymers (i.e., a blend or copolymer), in the absence of a susceptibilizer, the upper temperature is strongly determined by the polymer with the highest dielectric loss factor, ie which absorbs or interacts more strongly with the microwave energy with a particular frequency. An example of this is the case of a mixture of PMMA and polystyrene, wherein the higher temperature is determined by PMMA, due to its greater interaction with microwave energy. In this case, the maximum decomposition temperature is higher than the typical temperature range for the decomposition of the second polymer (polystyrene). As long as this maximum temperature does not exceed the temperature at which further degradation of the monomer occurs from the decomposition of the second polymer (Π), both monomers of the polymers (I) and (Π) can be recovered simultaneously. However, if the maximum temperature does not exceed the degradation temperature of the second monomer, only the monomer of the first polymer (I) can be recovered. This is equally applicable to mixtures containing more than two polymers.

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No caso de dois ou mais polímeros (i.e. uma mistura ou um copolímero), na ausência de um susceptibilizador, em que a temperatura máxima ou superior, definida pelo polímero (I) com o maior factor de perda dieléctrica, está suficientemente abaixo da temperatura de decomposição do segundo polímero (II) (e polímeros subsequentes, III, IV, etc.), então poderá ser possível decompor selectivamente o primeiro polímero e recuperar o monómero do polímero (I) selectivamente, antes da decomposição do segundo polímero (II) (e polímeros subsequentes ΙΠ, IV, etc.), e recuperação do monómero (monómeros). Invariavelmente, alguma decomposição do segundo e subsequentes polímeros pode ocorrer concomitantemente com a do primeiro, em vários graus, se as gamas de temperatura de decomposição se sobrepõem com a do primeiro polímero. Quando o segundo polímero (Π) (e polímeros subsequentes ΙΠ, IV, etc.), não interage(m) ou interage(m) apenas fracamente com as microondas, pode ser necessário adicionar um material susceptibilizador adequado ao reactor após a decomposição dos polímeros, o qual interage fortemente com as microondas, de modo a aumentar a temperatura para mais decomposição dos polímeros remanescentes.In the case of two or more polymers (ie a blend or a copolymer), in the absence of a susceptibilizer, wherein the maximum or upper temperature defined by the polymer (I) with the highest dielectric loss factor is sufficiently below the (and subsequent polymers, III, IV, etc.), then it may be possible to selectively decompose the first polymer and recover the monomer from the polymer (I) selectively prior to the decomposition of the second polymer (II) ( and subsequent polymers ΙΠ, IV, etc.), and recovery of the monomer (monomers). Invariably, some decomposition of the second and subsequent polymers can occur concomitantly with that of the first, to varying degrees, if the temperature ranges of decomposition overlap with that of the first polymer. When the second polymer (Π) (and subsequent polymers ΙΠ, IV, etc.) does not interact or interact only weakly with microwaves, it may be necessary to add a suitable susceptibility material to the reactor after decomposition of the polymers , which interacts strongly with the microwaves so as to increase the temperature for further decomposition of the remaining polymers.

Geralmente, com o PMMA, a decomposição começa à volta de 300°C e completa-se a cerca de 400°C. Aquecimento adicional acima de 400°C resulta na formação indesejável de alcatrões provocada pela decomposição do monómero em produtos carbonáceos indesejáveis.Generally, with the PMMA, the decomposition starts at about 300 ° C and is complete at about 400 ° C. Further heating above 400 ° C results in the undesirable formation of tars caused by the decomposition of the monomer into undesirable carbonaceous products.

Deste modo, é essencial controlar com cuidado a temperatura no caso do PMMA para evitar um aumento substancial da temperatura acima de 400°C. Esta é uma outra razão para remoção periódica dos resíduos de pigmentos inorgânicos, que podem aumentar acrescidamente a energia das microondas por acumulação, conduzindo a uma fuga térmica e a uma substancial formação de alcatrões do produto, e numa reduzida pureza e recuperação do monómero.Thus, it is essential to carefully control the temperature in the case of PMMA to avoid a substantial increase in temperature above 400 ° C. This is another reason for periodic removal of the inorganic pigment residues, which can further increase the energy of the microwaves by accumulation, leading to thermal leakage and substantial tinder formation of the product, and in reduced purity and recovery of the monomer.

No caso do poliestireno, a gama de temperaturas de decomposição deve estar limitada a 230 a 400°C.In the case of polystyrene, the decomposition temperature range shall be limited to 230 to 400 ° C.

No caso do poli(tereftalato de etileno) a gama de temperaturas de decomposição deve estar limitada a 300 a 450°C.In the case of polyethylene terephthalate the range of decomposition temperatures shall be limited to 300 to 450 ° C.

No caso do politetrafluoroetileno, a gama de temperaturas de decomposição deve estar limitada a 450 a 550°C.In the case of polytetrafluoroethylene, the decomposition temperature range shall be limited to 450 to 550 ° C.

No caso do poli(a-metilestireno), a gama de temperaturas de decomposição deve estar limitada a 200 a 500°C.In the case of poly (Î ± -methylstyrene), the range of decomposition temperatures should be limited to 200 to 500Â ° C.

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ΕΡ Ο 915 917/PT 11ΕΡ Ο 915 917 / EN 11

No caso do poliisobutileno, a gama de temperaturas de decomposição deve estar limitada a 300 a 400°C.In the case of polyisobutylene, the decomposition temperature range shall be limited to 300 to 400 ° C.

Contudo, os limites de temperatura anteriores, dados como indicação, são definidos para polímeros individuais e os limites de temperaturas superiores para misturas estarão naturalmente dependentes da composição da mistura de polímero/copolímero, da atmosfera gasosa e da pressão sobre a qual a decomposição é conduzida. Na presença de um susceptibilizador, o controlo da temperatura é vital para evitar fugas térmicas e para evitar uma degradação substancial do monómero/monómeros.However, the above temperature limits, given as an indication, are defined for individual polymers and the upper temperature limits for blends will be naturally dependent on the composition of the polymer / copolymer blend, the gaseous atmosphere and the pressure at which the decomposition is conducted . In the presence of a susceptibilizer, temperature control is vital to prevent thermal leakage and to avoid substantial degradation of the monomer / monomers.

Os produtos do passo (i) são em primeiro lugar o monómero ou monómeros em forma gasosa e em segundo lugar uma pequena quantidade de resíduo, que compreende principalmente pigmentos inorgânicos e cinza (carbono). O resíduo pode ser removido periodicamente do reactor de microondas por meio de um desenho adequado do equipamento para evitar a entrada de oxigénio ou ar na zona da reacção, ou fuga da energia de microondas do reactor.The products of step (i) are first the monomer or monomers in gaseous form and secondarily a small amount of residue, which mainly comprises inorganic pigments and gray (carbon) pigments. The residue can be periodically removed from the microwave reactor by a suitable design of the apparatus to prevent the entry of oxygen or air into the reaction zone, or leakage of microwave energy from the reactor.

No caso do poli(tereftalato de etileno), o ácido tereftálico é recuperado sob uma forma monomérica sólida a partir da própria cavidade de microondas.In the case of polyethylene terephthalate, the terephthalic acid is recovered in a solid monomeric form from the microwave cavity itself.

Após o passo (ii), que compreende a recuperação do monómero ou monómeros gasosos, o monómero ou monómeros gasosos podem ser sujeitos a um ou mais dos seguintes passos.After step (ii), which comprises recovering the monomer or gaseous monomers, the gaseous monomer or monomers may be subjected to one or more of the following steps.

Quando dois ou mais monómeros são recuperados na forma gasosa ou líquida, os monómeros podem ser separados um do outro, por exemplo por destilação. No caso da destilação os monómeros gasosos são primeiro condensados.When two or more monomers are recovered in gaseous or liquid form, the monomers may be separated from one another, for example by distillation. In the case of distillation the gaseous monomers are first condensed.

Por conseguinte, o monómero ou monómeros podem ser condensados por meios convencionais.Accordingly, the monomer or monomers may be condensed by conventional means.

Se necessário, o monómero ou monómeros condensados podem ser purificados por meios convencionais antes de serem reciclados para um processo de polimerização, ou antes de serem usados, no fabrico de outros produtos.If necessary, the condensed monomer or monomers may be purified by conventional means before being recycled to a polymerization process, or before being used, in the manufacture of other products.

No caso do poli(tereftalato de etileno), o ácido tereftálico sólido recuperado pode ser purificado por meios convencionais.In the case of polyethylene terephthalate, the recovered solid terephthalic acid can be purified by conventional means.

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ΕΡ Ο 915 917/PT 12 Ο invento cobre também o uso de um monómero produzido pelo processo descrito acima num processo de polimerização do monómero, opcionalmente com um ou mais monómeros adicionais, e opcionalmente misturados com o monómero virgem, numa razão adequada, para produzir um polímero.The invention also covers the use of a monomer produced by the process described above in a polymerization process of the monomer, optionally with one or more additional monomers, and optionally mixed with the virgin monomer, in a suitable ratio, to produce a polymer.

Do mesmo modo, o invento cobre o uso do monómero produzido pelo processo descrito atrás no fabrico de outros produtos.Also, the invention covers the use of the monomer produced by the process described above in the manufacture of other products.

Por exemplo, no caso do PMMA, o monómero de MMA recuperado pode ser usado no fabrico de resinas plásticas e fibras acrílicas, modificadores de impacto e ácidos de processamento, polímeros de emulsão, folhas de base mineral, poliésteres, betão polimérico e especialidades de metacrilato tal como metacrilato. de butilo, metacrilato de estearilo, metacrilato de decilo e metacrilato de 2-etil-hexilo.For example, in the case of PMMA, the recovered MMA monomer can be used in the manufacture of plastic resins and acrylic fibers, impact modifiers and processing acids, emulsion polymers, mineral base sheets, polyesters, polymer concrete and methacrylate specialties such as methacrylate. butyl acrylate, stearyl methacrylate, decyl methacrylate and 2-ethylhexyl methacrylate.

No caso do poliestireno, o monómero de estireno recuperado pode ser usado no fabrico de resinas de acrilonitrilo-butadieno-estireno (ABS), resinas de estireno-acrilonitrilo (SAN), látexes de copolímeros de estireno-butadieno (S/B), resinas de poliéster insaturadas, elastómeros e látexes de borrachas de estireno-butadieno (SBR), fenóis estirenatados, óxido de estireno e óleos estirenatados.In the case of polystyrene, the recovered styrene monomer can be used in the manufacture of acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS) resins, styrene-acrylonitrile (SAN) resins, styrene-butadiene (S / B) copolymer latexes, resins unsaturated polyesters, elastomers and latexes of styrene-butadiene rubbers (SBR), styrenated phenols, styrene oxide and styrenated oils.

No caso do poli(tereftalato de etileno), o ácido tereftálico recuperado e purificado pode ser usado no fabrico de filmes e fibras de poliéster, resina de poli(tereftalato de etileno) no estado sólido, cloreto de tereftaloílo, tereftalato de dioctilo, polímeros de cristal líquido, nylons amorfos, resinas termoplásticas e tetraclorotereftalato de dimetilo, e como matéria prima em síntese de química orgânica fina. O invento irá agora ser ainda descrito com referência aos desenhos em anexo. Referindo as Figuras 1 e 2, é mostrado um dispositivo de microondas 10 à escala de laboratório. O dispositivo 10 inclui uma unidade de variação de energia de microondas 12 de 6 kW com uma frequência de operação de 2,45 GHz. A unidade de energia 12 é ajustada com os controladores de energia fornecida 14 e reflectida 16. A unidade de energia 12 está ligado um guia de ondas 18 com uma cavidade mono-modo 20 localizada numa abertura no guia de ondas 18, mas projectada para evitar qualquer fuga de microondas. No guia de microondas 18 é montado um adaptador de sintonização 22 para sintonizar a energia de microondas que é fornecida à cavidade 20 e um isolador 24 para absorver a energia reflectida. A energia de microondas é transferida através do guia de ondas 18 para a cavidade mono-modo 20 onde são absorvidas pelo polímero 26. Um tubo de quartzo 28 ou qualquerIn the case of polyethylene terephthalate, recovered and purified terephthalic acid may be used in the manufacture of polyester films and fibers, solid poly (ethylene terephthalate) resin, terephthaloyl chloride, dioctyl terephthalate, polymers of liquid crystal, amorphous nylons, thermoplastic resins and dimethyl tetrachloroterephthalate, and as a raw material in the synthesis of fine organic chemistry. The invention will now be further described with reference to the accompanying drawings. Referring to Figures 1 and 2, there is shown a microwave-scale device 10 on a laboratory scale. The device 10 includes a microwave energy variation unit 12 of 6 kW with an operating frequency of 2.45 GHz. The power unit 12 is adjusted with the supplied power controllers 14 and reflected 16. The power unit 12 there is connected a waveguide 18 with a mono-mode cavity 20 located in an aperture in the waveguide 18, but designed to prevent any microwave leakage. In the microwave guide 18 a tuning adapter 22 is mounted to tune the microwave energy that is supplied to the cavity 20 and an insulator 24 to absorb the reflected energy. The microwave energy is transferred through the waveguide 18 into the mono-mode cavity 20 where they are absorbed by the polymer 26. A quartz tube 28 or any

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ΕΡ Ο 915 917/PT outro vaso transparente às microondas adequado mantém o polímero 26 dentro da cavidade de microondas 20. O tubo 28 é montado com vedantes de gás 30 para permitir uma eficiente recuperação de produto e uma atmosfera de gás inerte eficaz. O gás inerte é introduzido em 32 e controlado através de um medidor de fluxo calibrado 34. O produto monomérico gasoso é condensado em dois purgadores de azoto líquido 36 ou outro equipamento adequado. O dispositivo 10 é colocado num compartimento de retenção de fumos 38 por razões de segurança para remover qualquer vapor orgânico que não seja condensado pelas ratoeiras de azoto líquido 36.Another suitable microwave-transparent vessel holds the polymer 26 inside the microwave cavity 20. The tube 28 is mounted with gas seals 30 to allow efficient product recovery and an effective inert gas atmosphere. The inert gas is introduced at 32 and controlled through a calibrated flow meter 34. The gaseous monomer product is condensed into two liquid nitrogen traps 36 or other suitable equipment. The device 10 is placed in a smoke retention compartment 38 for safety reasons to remove any organic vapor which is not condensed by the liquid nitrogen traps 36.

Com referência à Figura 3, a referência 40 indica geralmente uma modificação da cavidade mono-modo 20 descrita nas Figuras 1 e 2, que inclui características adicionais necessárias para sintonizar a cavidade de microondas para maximizar a conjugação da energia de microondas com o polímero a ser irradiado. A cavidade mono-modo 40 compreende uma abertura num guia de ondas 42 desenhado para evitar fuga de microondas. O guia de ondas 42 está ligado a um fornecedor de microondas com variação 44 que é montado com controladores da energia fornecida 48 e reflectida 46. O guia de ondas 42 é montado com um dispositivo de curto circuito 50, uma abertura ajustável 52 e adaptadores de sintonização graduados 54, usados para sintonizar a energia de microondas fornecida à cavidade 40. Por ajuste da posição da onda no guia de ondas 42, é possível minimizar a energia reflectida e maximizar a conjugação da energia de microondas com o polímero a ser irradiado.Referring to Figure 3, reference 40 generally indicates a modification of the mono-mode cavity 20 depicted in Figures 1 and 2 which includes additional features necessary to tune the microwave cavity to maximize the conjugation of the microwave energy to the polymer to be irradiated. The mono-mode cavity 40 comprises an opening in a waveguide 42 designed to prevent microwave leakage. The waveguide 42 is connected to a variation microwave supplier 44 which is mounted with controllers of the supplied power 48 and reflected 46. The waveguide 42 is mounted with a short circuit device 50, an adjustable aperture 52 and tuning tunnels 54 used to tune the microwave energy supplied to the cavity 40. By adjusting the position of the wave in the waveguide 42, it is possible to minimize the reflected energy and maximize the conjugation of the microwave energy with the polymer to be irradiated.

Com referência à Figura 4, é mostrado um dispositivo de microondas 60 à escala de laboratório, montado com uma cavidade multi-modo 62. O dispositivo 60 inclui uma unidade de variação de energia de microondas 64 de 6 kW com uma frequência de operação de 2,45 GHz. A unidade de energia 64 é ajustada com os controladores de energia fornecida 68 e reflectida 66. A unidade de energia 64 está ligado um guia de ondas 70. A cavidade multi-modo 62 compreende uma cavidade em aço inox projectada para conter a energia de microondas fornecida pela unidade de energia 64. No guia de microondas 70 é montado um adaptador de sintonização 72 para sintonizar a energia de microondas que é fornecida à cavidade 62, e um isolador 74 para absorver a energia reflectida e deste modo proteger o magnetrão. A energia de microondas é transferida através do guia de ondas 70 para a cavidade 62 onde é absorvida pelo polímero 76. O polímero 76 pode ser colocado directamente na cavidade 62. Altemativamente, o polímero é colocado num suporte cerâmico dentro de um recipiente transparente às microondas 78, hermético. Quando o monómero está sob forma gasosa, o produto é removido para fora do recipiente transparente às microondas 78 e condensado fora da cavidade de microondas 62 através de uma saída de gás 80. O recipiente 78 é constantemente purgado com um gás inerte através de uma entradaReferring to Figure 4, there is shown a laboratory-scale microwave device 60 mounted with a multi-mode cavity 62. The device 60 includes a microwave energy variation unit 64 of 6 kW with an operating frequency of 2 , 45 GHz. The power unit 64 is adjusted with the supplied power controllers 68 and reflected 66. The power unit 64 is connected to a waveguide 70. The multi-mode cavity 62 comprises a stainless steel cavity designed to contain the microwave energy supplied by the power unit 64. In the microwave guide 70 a tuning adapter 72 is mounted to tune the microwave energy that is supplied to the cavity 62, and an insulator 74 to absorb the reflected energy and thereby protect the magnetron. The microwave energy is transferred through the waveguide 70 into the cavity 62 where it is absorbed by the polymer 76. The polymer 76 may be placed directly into the cavity 62. Altematively, the polymer is placed in a ceramic support within a microwave-transparent vessel 78, airtight. When the monomer is in gaseous form the product is removed out of the transparent vessel to the microwaves 78 and condensed out of the microwave cavity 62 through a gas outlet 80. The vessel 78 is constantly purged with an inert gas through an inlet

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ΕΡ Ο 915 917/PT 14 de gás 82. Todo o dispositivo é encerrado num compartimento de retenção de fumos 84 por razões de segurança.The entire device is enclosed in a smoke trap compartment 84 for safety reasons.

Com referência à Figura 5(a), é mostrado um dispositivo de microondas 90 à escala de bancada (1,5-2 quilogramas por hora, semi-contínuo) montado com uma cavidade mono-modo 92. O dispositivo 90 inclui uma unidade de variação de energia de microondas 94 de 6 kW (Figura 5(b)) com uma frequência de operação de 2,45 GHz. (Numa escala industrial é mais favorável uma frequência de 915 MHz). A unidade de energia 94 é ajustada com os controladores de energia fornecida 96 e reflectida 98 tal como mostrado na Figura 5(b). À unidade de energia 94 está ligado um guia de ondas 100. A cavidade mono-modo 92 compreende uma cavidade cilíndrica 102 em aço inox. A cavidade mono-modo 92 é especialmente desenhada de modo a maximizar o campo eléctrico na secção inferior do reactor 92, e a cavidade é especialmente sintonizada através da criação de uma pequena abertura 104 no centro da parede da cavidade, em que o guia de ondas 100 faz contacto com a parede. As dimensões da abertura 104 são críticas para maximizar a conjugação da energia na cavidade 92. Para evitar que quantidades substanciais de produto gasoso se difundam e condensem no guia de ondas 100, o que pode provocar incêndio, é selada uma janela de quartzo 106 (transparente à energia de microondas) na flange 108, com um rebordo e vedações especiais, na secção 110 do guia de ondas 100 em contacto com o reactor 92. Esta secção 110 do guia de ondas 100 tem uma camisa para permitir o arrefecimento (água ou outro refrigerador adequado). Uma entrada de purga de azoto 112 é colocada entre esta secção 110 e a parede da cavidade 102, para evitar a condensação de produto gasoso na janela de quartzo 106. Como precaução, no caso da janela de quartzo 106 se estragar, um segundo sistema janela de quartzo/flange 114 é localizado mais adiante no guia de ondas 100, para proteger o magnetrão. A secção do guia de ondas entre as janelas de quartzo 106 e 114 é purgada com azoto através da entrada 112.0 azoto gasoso sai na saída 116 e pode ser testado em relação à presença de monómero através de um dispositivo sensível ao gás adequado (e.g. um tubo de Drãger).Referring to Figure 5 (a), there is shown a countertop (1.5-2 kilograms per hour, semi-continuous) microwave device 90 mounted with a mono-mode cavity 92. The device 90 includes a microwave energy variation of 6 kW (Figure 5 (b)) with an operating frequency of 2.45 GHz. (On a industrial scale, a frequency of 915 MHz is more favorable). The power unit 94 is adjusted with the supplied power controllers 96 and reflected 98 as shown in Figure 5 (b). A waveguide 100 is connected to the power unit 94. The mono-mode cavity 92 comprises a cylindrical cavity 102 in stainless steel. The mono-mode cavity 92 is especially designed so as to maximize the electric field in the lower section of the reactor 92, and the cavity is specially tuned by creating a small aperture 104 in the center of the cavity wall, wherein the waveguide 100 makes contact with the wall. The dimensions of the aperture 104 are critical to maximize the conjugation of the energy in the cavity 92. In order to prevent substantial amounts of gaseous product from diffusing and condensing in the waveguide 100, which may cause fire, a quartz window 106 to the microwave energy) in the flange 108 with a collar and special seals in the section 110 of the waveguide 100 in contact with the reactor 92. This section 110 of the waveguide 100 has a jacket to allow cooling (water or other refrigerator). A nitrogen purge port 112 is placed between this section 110 and the wall of the cavity 102 to prevent condensation of gaseous product in the quartz window 106. As a precaution, in case the quartz window 106 is damaged, a second window system quartz / flange 114 is located further on waveguide 100 to protect the magnetron. The section of the waveguide between the quartz windows 106 and 114 is purged with nitrogen through the inlet 112.0 nitrogen gas exits at the outlet 116 and can be tested for the presence of monomer through a suitable gas-sensitive device (eg a tube of Dräger).

Um polímero 118 é alimentado a uma cavidade 92 através de um alimentador 120. O alimentador 120 é ligado a um tubo de alimentação 122, vedado entre duas válvulas 124 e 126. Uma entrada de azoto 128 permite que este tubo 122 seja purgado do oxigénio durante a alimentação. A operação envolve a abertura da válvula superior 124, ao mesmo tempo que a válvula inferior 126 é fechada, enchendo o tubo 122 com polímero enquanto se purga com um fluxo de azoto (entrada 128), e então fecha-se a válvula superior 124. A válvula inferior 126 é então aberta para permitir que o polímero caia através da secção 130, é aquecido com a fita de aquecimento, antes de cair para um redutor de passagem 132, purgado com azoto através da entrada 134. A válvula inferior 126 é imediatamente fechada depois disso, paraA polymer 118 is fed to a cavity 92 through a feeder 120. The feeder 120 is connected to a feeder tube 122, sealed between two valves 124 and 126. A nitrogen inlet 128 allows this tube 122 to be purged of the oxygen during The feeding. The operation involves opening the upper valve 124 at the same time as the lower valve 126 is closed, filling the tube 122 with polymer while purging with a flow of nitrogen (port 128), and then the upper valve 124 is closed. The lower valve 126 is then opened to allow the polymer to fall through the section 130, is heated with the heating tape, before falling into a through-flow reducer 132, purged with nitrogen through the inlet 134. The lower valve 126 is immediately closed after that, to

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ΕΡ Ο 915 917/PT evitar a difusão do produto gasoso no mecanismo de alimentação, o que pode causar aderência e resultar num bloqueamento do tubo 122. O redutor de passagem 132 é desenhado com dimensões adequadas para evitar a perda de energia de radiação da cavidade 92. O polímero 118 cai através da cavidade 92, onde pode ser pré-aquecido (embora isto não seja necessário no caso de alguns polímeros, e.g. PMMA) antes da radiação com a energia de microondas, por qualquer meio de aquecimento convencional, neste caso uma fita de aquecimento 136, ajustada para uma temperatura pré-determinada. Quando o monómero é recuperado sob a forma gasosa, o produto gasoso que se obtém da decomposição do polímero sai do reactor 92 através da saída 138 (de dimensões adequadas de modo a não permitir a perda de microondas da cavidade) e passa ao longo de uma linha aquecida para um condensador arrefecido 140 e adequadamente desenhado, antes de ser recolhido num vaso adequado 142 que pode ou não ser ainda arrefecido. Podem ser extraídas amostras do vaso de recolha de condensado 142 num ponto de amostragem 144, para permitir que a pureza e a composição do produto sejam periodicamente determinadas durante a reacção. O azoto de purga gasoso que sai do sistema através do vaso de armazenamento/recolha 142 no ponto de saída 146 é continuamente monitorizado através de um analisador de oxigénio, por razões de segurança.Avoiding the diffusion of the gaseous product into the feed mechanism, which may cause adhesion and result in a blockage of the tube 122. The pass-through reducer 132 is designed with dimensions adequate to avoid loss of radiation energy from the cavity 92. The polymer 118 falls through the cavity 92, where it may be preheated (although this is not necessary in the case of some polymers, eg PMMA) prior to radiation with the microwave energy, by any conventional heating means, in this case a heating strip 136, set to a predetermined temperature. When the monomer is recovered in the gaseous form, the gaseous product obtained from the decomposition of the polymer exits the reactor 92 through the outlet 138 (of suitable dimensions so as not to allow loss of microwave from the cavity) and passes through a heated line to a cooled condenser 140 and suitably drawn prior to being collected in a suitable vessel 142 which may or may not be still cooled. Samples of the condensate collection vessel 142 may be drawn at a sampling point 144 to allow the purity and composition of the product to be determined periodically during the reaction. The gaseous purge nitrogen exiting the system through the collection / collection vessel 142 at the outlet 146 is continuously monitored by an oxygen analyzer for safety reasons.

Por razões de segurança, uma válvula de libertação de pressão 148 e um dispositivo de monitorização da pressão 150 (e.g. manómetro ou indicador de pressão) podem estar ligados à cavidade 92 na flange superior 152 da cavidade 92, desde que as dimensões sejam tais que não ocorra fuga de microondas.For safety reasons, a pressure relief valve 148 and a pressure monitoring device 150 (eg manometer or pressure indicator) may be connected to the cavity 92 in the upper flange 152 of the cavity 92, provided that the dimensions are such that leakage occurs.

Um termopar 154 está localizado na tubagem de saída de gás 138, para monitorizar a temperatura do produto gasoso antes da condensação. Outro termopar 156 está localizado na região inferior da cavidade 92 (na região do polímero) para monitorizar a temperatura durante a decomposição. A velocidade de alimentação é controlada monitorizando a energia reflectida 98 (ver Figura 5 (b)) fazendo corresponder a velocidade de alimentação à velocidade de decomposição na cavidade. Todo o reactor 92 é isolado encapsulando-o com um material reffactário adequado (isolante) tal como o Fibreffax™ 158.A thermocouple 154 is located in the gas outlet pipe 138 to monitor the temperature of the gaseous product prior to condensation. Another thermocouple 156 is located in the lower region of the cavity 92 (in the polymer region) to monitor the temperature during decomposition. The feed rate is controlled by monitoring the reflected energy 98 (see Figure 5 (b)) by matching the feed rate to the rate of decomposition in the well. The entire reactor 92 is isolated by encapsulating it with a suitable reagent material (insulation) such as Fibreffax ™ 158.

Com referência à Figura 6, é mostrado um dispositivo de microondas multi-fins de 1000 ml, montado com uma cavidade não-ressonante 160. O dispositivo inclui uma unidade de variação de energia de microondas de 6 kW, com uma frequência de operação de 2,45 GHz. A unidade de energia é ajustada com os controladores de energia fornecida e reflectida. A unidade de energia está ligado um guia de ondas 162. O guia de ondas 162 é montado com uma cavidade não-ressonante 160 e um dispositivo de curto-circuito ajustável 164. OReferring to Figure 6, there is shown a 1000 ml multi-purpose microwave device mounted with a non-resonant cavity 160. The device includes a microwave energy variation unit of 6 kW, with an operating frequency of 2 , 45 GHz. The power unit is adjusted with the supplied and reflected power controllers. The power unit is connected to a waveguide 162. The waveguide 162 is mounted with a non-resonant cavity 160 and an adjustable short-circuit device 164. The

84 596 ΕΡ Ο 915 917 /ΡΤ 16 dispositivo de curto-circuito ajustável 164 é usado para ajustar dinamicamente a coincidência de impedância à medida que a carga varia. Para evitar a difusão dos produtos de degradação no guia de ondas 162 e no dispositivo de curto-circuito 164, a cavidade 160 é montada em cada extremidade com um par de janelas de quartzo de guia de ondas 166. Cada janela de quartzo 166 é selada com ajustes de flanges especialmente desenhados, com um rebordo e vedantes especiais. As entradas de azoto 168 purgam a cavidade 160 do oxigénio e a secção do guia de ondas 162 entre cada par das janelas de guia de ondas 166, respectivamente. Um tubo de Drãger de metacrilato de metilo 170 (ou outro dispositivo sensível ao gás adequado no caso de outros polímeros) é ligado à saída de azoto na secção do guia de ondas 162 entre cada par de janelas de guias de ondas 166. A quebra de uma janela de quartzo 166 mais perto da cavidade 160 é indicada por uma mudança em cor do tubo de Drãger 170 (provocada por exemplo no caso do PMMA, pela presença do metacrilato de metilo). O produto gasoso que se obtém da decomposição do polímero sai da cavidade através da saída 172 (de dimensões adequadas de modo a não permitir a fuga de microondas da cavidade) e passa através do condensador 174, antes de ser recolhido num vaso de recolha adequado 176.Uma bomba de gás 178 é ligada ao vaso de recolha 176, para permitir que uma amostra de gás seja recolhida para análise. A linha entre a cavidade 160 e o condensador 174 é aquecida através de uma fita de aquecimento, para evitar a condensação do monómero na linha para o condensador 174. Um termopar 180 está localizado na região inferior da cavidade 160, para monitorizar a temperatura durante a despolimerização. Um termopar 182 está localizado no tubo de saída do gás 172 para monitorizar a temperatura dos produtos gasosos antes da condensação.84 596 ΕΡ Ο 915 917 / ΡΤ 16 adjustable short-circuit device 164 is used to dynamically adjust the impedance matching as the load changes. To prevent diffusion of the degradation products in the waveguide 162 and the short circuit device 164, the cavity 160 is mounted at each end with a pair of waveguide quartz windows 166. Each quartz window 166 is sealed with specially designed flange fittings, with a special collar and seals. The nitrogen inlets 168 purge the oxygen cavity 160 and the waveguide section 162 between each pair of the waveguide windows 166, respectively. A methyl methacrylate Dräger tube 170 (or other suitable gas sensitive device in the case of other polymers) is connected to the nitrogen outlet in the waveguide section 162 between each pair of waveguide windows 166. The a quartz window 166 closer to the cavity 160 is indicated by a color change of the Dräger tube 170 (caused for example in the case of PMMA, by the presence of methyl methacrylate). The gaseous product obtained from the decomposition of the polymer exits the cavity through the outlet 172 (of suitable dimensions so as not to allow microwave leakage from the cavity) and passes through the condenser 174, before being collected in a suitable collection vessel 176 A gas pump 178 is connected to the collection vessel 176 to allow a sample of gas to be collected for analysis. The line between the cavity 160 and the condenser 174 is heated through a heating tape to prevent condensation of the monomer in the line to the condenser 174. A thermocouple 180 is located in the lower region of the cavity 160 to monitor the temperature during depolymerization. A thermocouple 182 is located in the gas outlet tube 172 for monitoring the temperature of the gaseous products prior to condensation.

Por razões de segurança, é ligado um manómetro 184 à linha de entrada de purga de azoto 168 para monitorizar a pressão e permitir o alívio da pressão, caso ocorra um bloqueamento a jusante do ponto de saída 172. E ligado um medidor de oxigénio no ponto de saída do gás para monitorizar os níveis de oxigénio nos gases de saída. Os reguladores de azoto regulam a fluxo de azoto nas várias linhas de purga de azoto. A cavidade é carregada com aproximadamente 700 ml de polímero, antes da montagem do guia de ondas. O sistema é então purgado com azoto e o polímero é então irradiado com microondas, uma vez que os níveis de oxigénio nos gases de saída são inferiores a 0,5%. Um dispositivo de curto circuito ajustável é ajustado durante a operação para minimizar a energia reflectida. Uma amostra de gás do espaço de topo é recolhida (e.g. do espaço acima do condensado) numa bomba de gás, uma vez que seja evidente que está a ocorrer condensação. A operação é parada assim que as temperaturas medidas na cavidade e tubagem de saída do gás começam a cair rapidamente (indicação de que a despolimerização cessou) e não se produz mais condensado (monitorizado pelo nível de condensado no vaso de recolha).For safety reasons, a pressure gauge 184 is connected to the nitrogen purge inlet line 168 to monitor the pressure and allow pressure relief if a blockage occurs downstream of the outlet point 172. And an oxygen meter is connected at the point to monitor the oxygen levels in the exhaust gases. The nitrogen regulators regulate the flow of nitrogen in the various nitrogen purge lines. The well is charged with approximately 700 ml of polymer, prior to mounting of the waveguide. The system is then purged with nitrogen and the polymer is then irradiated with microwaves, as the oxygen levels in the flue gases are less than 0.5%. An adjustable short-circuit device is adjusted during operation to minimize reflected energy. A sample of the top space gas is collected (e.g. from the space above the condensate) in a gas pump, once it is evident that condensation is occurring. The operation is stopped as soon as the measured temperatures in the gas outlet cavity and tubing begin to fall rapidly (an indication that the depolymerization has ceased) and no further condensate is produced (monitored by the condensate level in the collection vessel).

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ΕΡ Ο 915 917/PT 17ΕΡ Ο 915 917 / EN 17

Este sistema (Figura 6) representa um dispositivo de microondas multi-fins para testar uma gama de diferentes polímeros e misturas de polímeros. Nos exemplos proporcionados (cavidade não-ressonante), este sistema foi usado para demonstrar apenas o princípio da despolimerização e não foi optimizado para qualquer polímero particular. Um ajuste adequado da cavidade e a optimização de condições pelos peritos na matéria permitirão a despolimerização máxima do polímero, e a recolha do monómero/monómeros para um polímero ou sistema de polímeros particular. O invento será agora ainda ilustrado através de vários exemplos, que foram realizados no dispositivo mencionado atrás.This system (Figure 6) represents a multi-purpose microwave device for testing a range of different polymers and polymer blends. In the examples provided (non-resonant cavity), this system was used to demonstrate only the depolymerization principle and was not optimized for any particular polymer. Adequate fit of the cavity and optimization of conditions by those skilled in the art will allow for the maximum depolymerization of the polymer, and collection of the monomer / monomer to a particular polymer or polymer system. The invention will now be further illustrated by way of several examples, which were carried out in the aforementioned device.

Todas as recuperações foram calculadas como a massa de monómero condensado como percentagem da massa de polímero despolimerizado. Todos os rendimentos foram calculados como a massa de monómero condensado como percentagem da massa total do polímero adicionado à cavidade.All recoveries were calculated as the mass of condensed monomer as a percentage of the mass of depolymerized polymer. All yields were calculated as the mass of condensed monomer as a percentage of the total mass of the polymer added to the well.

Exemplo 1 - Aplicação do processo do invento ao PMMAExample 1 - Application of the process of the invention to PMMA

Exemplo lta)Example lta)

Decomposição de poli(metacrilato de metilo) na cavidade mono-modo (escala laboratorial)Decomposition of poly (methyl methacrylate) in the mono-mode cavity (laboratory scale)

Uma amostra de poli(metacrilato de metilo) em pó (± 1 g) foi irradiado na cavidade de microondas mono-modo com 200 W de energia fornecida durante 60 segundos (10% da potência não foi absorvida pelo material). O produto condensado foi analisado no que respeita à pureza através de um análise quantitativa por cromatografia gasosa (GC) que indicou uma pureza do produto de 99%. A perda de massa do polímero foi de 96% e o rendimento em monómero foi de 86%.A sample of poly (methyl methacrylate) powder (± 1 g) was irradiated in the mono-mode microwave cavity with 200 W of power supplied for 60 seconds (10% of the power was not absorbed by the material). The condensed product was analyzed for purity by quantitative gas chromatographic (GC) analysis which indicated 99% product purity. The mass loss of the polymer was 96% and the monomer yield was 86%.

Exemplo líblExample lib

Decomposição de poli(metacrilato de metilo) fundido em pó numa cavidade mono-modo (escala laboratorial)Decomposition of powdered poly (methyl methacrylate) in a mono mode cavity (laboratory scale)

Uma amostra de poli(metacrilato de metilo) fundido em pó (&lt;500 pm, 3,1 g) misturado com aproximadamente 1% (m/m) de pó de carvão (como susceptibilizador de microondas), foi irradiado na cavidade de microondas mono-modo (Figura 1) com 1 kW de energia fornecida durante 2 minutos. A massa do resíduo na cavidade, após a irradiação terA sample of powdered fused poly (methyl methacrylate) (<500 μm, 3.1 g) mixed with approximately 1% (w / w) charcoal powder (as microwave susceptor) was irradiated in the microwave cavity mono mode (Figure 1) with 1 kW of power supplied for 2 minutes. The mass of the residue in the cavity after irradiation has

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ΕΡ Ο 915 917/PT 18 cessado foi determinada e a perda de massa do polímero foi então calculada em 97%. O produto gasoso foi analisado por Cromatografia Gasosa - Espectronietria de Massa (GCMS) e verificou-se que continha predominantemente MMA, com traços de estireno, indeno, naftaleno, tereftalato de dimetilo e ftalato de dibutilo.The loss was determined and the mass loss of the polymer was then calculated to be 97%. The gaseous product was analyzed by Gas Chromatography - Mass Spectrometry (GCMS) and found to contain predominantly MMA, with traces of styrene, indene, naphthalene, dimethyl terephthalate and dibutyl phthalate.

Exemplo l(ciExample 1 (ci

Decomposição de poli(metacrilato de metilo) numa cavidade mono-modo (reactor à escala de bancada)Decomposition of poly (methyl methacrylate) into a mono-mode cavity (bench scale reactor)

Uma amostra de poli(metacrilato de metilo) (PMMA) (220 g) foi carregada para a cavidade de microondas (Figura 5). O reactor de microondas foi lentamente aquecido (durante 2,5 horas) até um máximo de 200°C, usando uma fita de aquecimento enrolada à volta da cavidade. Isto foi efectuado quer para um choque térmico na inserção cerâmica, quer também para pré-aquecer o polímero para melhorar a conjugação das microondas com o material. A energia fornecida foi então aumentada lentamente durante um período de 10 minutos até um máximo de 4 kW. Durante a experiência foi adicionado ao reactor mais 1647 g de PMMA em pequenos incrementos, ao mesmo tempo que se irradiava continuamente (a 4 kW) durante um período de 120 minutos. A energia fornecida e reflectida e o tempo de reacção não foram optimizados durante a experiência). Registou-se uma perda de massa de 99,3%. Uma análise do resíduo na cavidade (“cinza” ou “escória”) após a irradiação ter parado, usando fluorescência de raios X, mostrou a seguinte composição da “cinza” ou “escória”, que reflecte os pigmentos inorgânicos e os aditivos no PMMA original:A sample of poly (methyl methacrylate) (PMMA) (220 g) was charged into the microwave cavity (Figure 5). The microwave reactor was slowly heated (for 2.5 hours) to a maximum of 200 ° C using a heating tape wound around the cavity. This was done either for a thermal shock on the ceramic insert, or also for preheating the polymer to improve the conjugation of the microwaves to the material. The energy supplied was then increased slowly over a period of 10 minutes to a maximum of 4 kW. During the experiment a further 1647 g of PMMA was added to the reactor in small increments, while continuously irradiating (at 4 kW) over a period of 120 minutes. The energy supplied and reflected and the reaction time were not optimized during the experiment). There was a mass loss of 99.3%. An analysis of the residue in the cavity ("ash" or "slag") after irradiation has stopped using X-ray fluorescence showed the following "ash" or "slag" composition, which reflects the inorganic pigments and additives in PMMA original:

Ba (30%); Cd (0,6%); Sr (0,5%); Fe (0,5%); Cr (0,5%); Ti (16%); Ca (0,5%); K (&lt;0,5%); S (4%); AI (4%); O (28%). (Outros elementos (Ni, Zn, Se, Cu, Si, Nd, Sb) eram inferiores a 0,1%). (Balanço: carbono) {Nota: Durante trabalho de desenvolvimento precedente (antes do projecto do sistema de janela de quartzo), foi usada uma inserção de alumina cilíndrica de elevada pureza para forrar o interior da cavidade em aço inox. O estreito espaço entre a parede de aço inox e a inserção cerâmica foi selada em cada extremidade usando vedantes de Teflon . A função da inserção cerâmica (transparente às microondas a estas temperaturas) era evitar a difusão dos vapores do monómero no guia de ondas e, deste modo servir para proteger o magnetrão. Tendo em vista as dificuldades práticas associadas a este sistema, foi desenvolvido o desenho melhorado com um sistema de janelas de microondas de quartzo tal como descrito na Figura 5, e que se adoptou em todo o trabalho subsequente à escala de bancada, aqui descrito).Ba (30%); Cd (0.6%); Sr (0.5%); Fe (0.5%); Cr (0.5%); Ti (16%); Ca (0.5%); K (&lt;0.5%); S (4%); AI (4%); O (28%). (Other elements (Ni, Zn, Se, Cu, Si, Nd, Sb) were less than 0.1%). (Note: During previous development work (prior to the design of the quartz window system), a high purity cylindrical alumina insert was used to line the interior of the stainless steel cavity. The narrow space between the stainless steel wall and the ceramic insert was sealed at each end using Teflon seals. The function of the ceramic insert (transparent to the microwaves at these temperatures) was to prevent diffusion of the monomer vapors into the waveguide and thereby serve to protect the magnetron. In view of the practical difficulties associated with this system, the improved design was developed with a quartz microwave window system as described in Figure 5, which was adopted in all subsequent work on the bench scale described herein.

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ΕΡ Ο 915 917/PT 19ΕΡ Ο 915 917 / EN 19

Exemplo lfd)Example 1d)

Decomposição de poli(metacrilato de metilo) numa cavidade mono-modo (reactor à escala de bancada) com pré-aquecimento convencionalDecomposition of poly (methyl methacrylate) into a mono-mode cavity (bench-scale reactor) with conventional preheating

Durante o trabalho experimental prévio (ou seja, antes da optimização do desenho), foi efectuada uma série de experiências em que a temperatura inicial do polímero (PMMA) variou de 73°C (caso 1) a 95,3°C (caso 2), 134°C (caso 3) e finalmente 192°C (caso 4), e a amostra foi irradiada sob as mesmas condições de energia fornecida (2 kW) durante 40 minutos, com posteriores adições de PMMA após aproximadamente 10 minutos (50 g), 20 minutos (50 g) e 30 minutos (50 g), durante cada caso. Foram registadas as seguintes perdas de massa após o mesmo tempo de reacção total, demonstrando o efeito benéfico do pré-aquecimento da amostra &gt; 100°C.During the prior experimental work (ie prior to optimization of the design), a series of experiments were carried out in which the initial polymer temperature (PMMA) ranged from 73 ° C (case 1) to 95.3 ° C (case 2 ), 134øC (case 3) and finally 192øC (case 4), and the sample was irradiated under the same supplied energy conditions (2 kW) for 40 minutes, with subsequent PMMA additions after approximately 10 minutes (50 g), 20 minutes (50 g) and 30 minutes (50 g), in each case. The following mass losses were recorded after the same total reaction time, demonstrating the beneficial effect of sample preheating &gt; 100 ° C.

Caso 1 (73°C) 46,0% Caso 2 (95,3°C) 41,9% Caso 3 (134,3°C) 80,1% Caso 4 (192°C) 81,9%Case 1 (73 ° C) 46.0% Case 2 (95.3 ° C) 41.9% Case 3 (134.3 ° C) 80.1% Case 4 (192 ° C) 81.9%

Parece que existe uma temperatura crítica (&gt;100°C), acima da qual não se ganha mais aumento da velocidade de perda de massa inicial com o aumento da temperatura. De um modo similar, o pré-aquecimento a qualquer temperatura abaixo de 95°C dá origem a perdas de massa iniciais baixas, apenas a cerca de 40-45%.There appears to be a critical temperature (> 100 ° C), above which no increase in the initial mass loss rate is gained with increasing temperature. Similarly, preheating at any temperature below 95øC results in low initial mass losses, only about 40-45%.

Durante a subsequente optimização do desenho do reactor e de outras condições do processo, verificou-se que não era necessário pré-aquecer o PMMA. Contudo, o pré-aquecimento pode ainda possuir um efeito benéfico para outros polímeros.During subsequent optimization of the reactor design and other process conditions, it was found that it was not necessary to preheat the PMMA. However, preheating may still have a beneficial effect on other polymers.

Exemplo l(elExample 1 (the

Decomposição de poli(metacrilato de metilo) na cavidade multi-modo (escala laboratorial)Decomposition of poly (methyl methacrylate) in the multi-mode cavity (laboratory scale)

Uma amostra de partículas de poli(metacrilato de metilo) (± 330 g) foi irradiada na cavidade de microondas multi-modo, com 1600 W de energia fornecida durante 23 minutos. A perda de massa do polímero foi de 98% e a pureza do produto foi de 97%. (A energia fornecida e reflectida e o tempo de reacção não foram optimizados).A sample of poly (methyl methacrylate) particles (± 330 g) was irradiated in the multi-mode microwave cavity with 1600 W of power supplied for 23 minutes. The mass loss of the polymer was 98% and the purity of the product was 97%. (The supplied and reflected energy and the reaction time were not optimized).

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ΕΡΟ915 917/PT 20ΕΡΟ915 917 / EN 20

Exemplo l(f)Example 1 (f)

Decomposição de poli(metacrilato de metilo) moldado numa cavidade mono-modo (reactor à escala de bancada)Decomposition of poly (methyl methacrylate) molded into a mono-mode cavity (bench-scale reactor)

As paredes do reactor de microondas foram pré-aquecidas até um máximo de 200°C, usando uma fita de aquecimento enrolada à volta da cavidade, para evitar a condensação do monómero nas paredes da cavidade. O sistema do reactor foi purgado com azoto, e os níveis de oxigénio foram monitorizados através de um analisador de oxigénio colocado na saída para o vaso de recolha. A energia fornecida foi ajustada em 1 kW e uma amostra de poli(metacrilato de metilo) moldado (130 g) foi incrementalmente alimentada através de um sistema de válvula para a cavidade de microondas durante um período de cerca de 2 minutos (Figura 5). Durante a experiência foram adicionados mais 5-6 kg de PMMA em pequenos incrementos (de modo a minimizar a energia reflectida), ao mesmo tempo que se irradiava continuamente (a 1 kW) durante um período de 3,5-4 horas. A temperatura da reacção registada durante a despolimerização estava na gama de 320 a 390°C. Foi calculada uma velocidade de despolimerização média de 1,4 kg/h. Foi registada uma perda de massa de polímero total de 98-99%. A pureza média do monómero de metacrilato de metilo (MMA) recuperado foi de 95% (desvio padrão de 1%), e a recuperação global de MMA e o rendimento em MMA, foram de 93% (desvio padrão de 1%) e 90% (desvio padrão de 0,5%), respectivamente. A verdadeira utilização de energia na cavidade foi calculada como 0,714 kWh/kg de PMMA (sem ter em linha de conta a eficiência de conversão eléctrica da fonte para o magnetrão).The walls of the microwave reactor were preheated to a maximum of 200 ° C using a heating tape wound around the cavity to prevent condensation of the monomer on the cavity walls. The reactor system was purged with nitrogen, and oxygen levels were monitored through an oxygen analyzer placed in the outlet to the collection vessel. The energy supplied was set at 1 kW and a sample of molded poly (methyl methacrylate) (130 g) was incrementally fed through a valve system into the microwave cavity for a period of about 2 minutes (Figure 5). During the experiment a further 5-6 kg of PMMA was added in small increments (in order to minimize reflected energy), while continuously irradiating (at 1 kW) for a period of 3.5-4 hours. The reaction temperature recorded during the depolymerization was in the range of 320 to 390øC. An average depolymerization rate of 1.4 kg / h was calculated. A total polymer mass loss of 98-99% was recorded. The average purity of the recovered methyl methacrylate monomer (MMA) was 95% (1% standard deviation), and the overall recovery of MMA and the yield in MMA were 93% (1% standard deviation) and 90% % (standard deviation of 0.5%), respectively. The true energy utilization in the cavity was calculated as 0.714 kWh / kg PMMA (without taking into account the electrical conversion efficiency of the source to the magnetron).

Uma análise do resíduo na cavidade após a irradiação ter terminado, usando Espectrometria de Ressonância Magnética Nuclear (RMN), mostrou a presença de PMMA (apenas) com um peso molecular de aproximadamente 16.000.An analysis of the residue in the well after irradiation, using Nuclear Magnetic Resonance Spectrometry (NMR), showed the presence of PMMA (only) with a molecular weight of approximately 16,000.

Exemnlo lfgfExemnlo lfgf

Decomposição de poli(metacrilato de metilo) pigmentado ou corado numa cavidade mono-modo (reactor à escala de bancada)Decomposition of pigmented or stained poly (methyl methacrylate) in a mono-mode cavity (bench scale reactor)

Usando procedimentos idênticos aos efectuados no Exemplo l(f), amostras de poli(metacrilato de metilo) pigmentado (1662 g) e corado (5053 g) foram despolimerizadas em experiências separadas durante períodos de 1 hora e 3 horas, respectivamente. A temperatura da reacção registada durante a despolimerização estava na gama de 330°C a 390°C. As perdas de massa, pureza do MMA produzido (determinada por análise por GC), aUsing procedures similar to those carried out in Example 1 (f), pigmented (1662 g) and stained (5053 g) samples of poly (methyl methacrylate) were depolymerized in separate experiments for periods of 1 hour and 3 hours, respectively. The reaction temperature recorded during the depolymerization was in the range of 330øC to 390øC. The mass losses, purity of the MMA produced (determined by GC analysis), the

II

84 59684 596

ΕΡ Ο 915917/PT 21 recuperação de MMA e o rendimento em MMA foram os seguintes:MMA recovery and MMA yield were as follows:

Perda de massa (%) Pureza do MMA (%) Recuperação do MMA (%) Rendimento em MMA (%) PMMA pigmentado 94 98,1 94 88 PMMA corado 98 94,3 93 91(%) MMA purity (%) MMA recovery (%) Yield in MMA (%) Pigmented PMMA 94 98.1 94 88 PMMA stained 98 94.3 93 91

Exemnlo 1 fg) Í2)EXAMPLE 1 (g)

Repolimerização de um monómero no seu polímeroRepolymerization of a monomer in its polymer

Uma amostra de MMA, preparada por despolimerização de PMMA pigmentado (tal como descrito no Exemplo 1 (g)(l)), foi destilada à pressão atmosférica. 700 g do destilado foram activados e suavemente aquecidos durante 30 minutos, para produzir um gel parcialmente polimerizado de baixa viscosidade (xarope). O gel foi dopado com vários agentes incluindo um auxiliar de clivagem e um supressor de picos, antes de repolimerização, para formar um folha com as dimensões de 4 mm x 356 mm x 356 mm. A última folha de PMMA (produzida a partir de 100% de PMMA despolimerizado), foi ensaiada em relação à facilidade de clivagem a partir do molde de moldação, dos bordos e à cor da folha, limpidez, teste de qualidade ao calor e viscosidade reduzida. Verificou-se que estes resultados eram comparáveis aos resultados obtidos para uma folha de PMMA típica comercialmente produzida.A sample of MMA, prepared by depolymerization of pigmented PMMA (as described in Example 1 (g) (1)), was distilled at atmospheric pressure. 700 g of the distillate were activated and gently heated for 30 minutes to produce a partially polymerized low viscosity gel (syrup). The gel was doped with various agents including a cleavage aid and a surge suppressor prior to repolymerisation to form a sheet having the dimensions 4 mm x 356 mm x 356 mm. The last sheet of PMMA (produced from 100% depolymerized PMMA) was tested for ease of cleaving from the molding mold, the edges and the color of the sheet, clarity, heat quality test and reduced viscosity . These results were found to be comparable to the results obtained for a typical commercially produced PMMA sheet.

Exemplo 1 (h)Example 1 (h)

Decomposição de poli(metacrilato de metilo) transparente, obtido por moldação na cavidade não-ressonanteDecomposition of transparent poly (methyl methacrylate), obtained by molding into the non-resonant cavity

Uma amostra de partículas de poli(metacrilato de metilo) transparente, obtido por moldação (381 g), foi irradiada na cavidade de microondas não-ressonante de multi-fins (Figura 6) com 1 kW de energia fornecida durante 20 minutos. A temperatura da reacção registada durante a despolimerização estava na gama de 360°C a 385°C. A massa do resíduo na cavidade, após a irradiação ter terminado, foi determinada e a perda de massa do polímero foi então calculada como sendo de 58%. A pureza do produto de MMA foi determinada por análise de GC como sendo de 98,7%, originando uma recuperação global de MMA e um rendimento em MMA de 80% e 46%, respectivamente.A sample of transparent, molded poly (methacrylate) particles obtained by molding (381 g) was irradiated in the multi-purpose non-resonant microwave cavity (Figure 6) with 1 kW of energy supplied for 20 minutes. The temperature of the reaction recorded during the depolymerization was in the range of 360 ° C to 385 ° C. The mass of the residue in the well after irradiation was determined was determined and the loss of mass of the polymer was then calculated to be 58%. The purity of the MMA product was determined by GC analysis to be 98.7%, resulting in an overall recovery of MMA and an MMA yield of 80% and 46%, respectively.

84 59684 596

ΕΡ Ο 915 917/PT 22ΕΡ Ο 915 917 / EN

Exemplo 1 (Τ)Example 1 (Τ)

Decomposição de poli(metacrilato de metilo) transparente, obtido por extrusão na cavidade não-ressonanteDecomposition of transparent poly (methyl methacrylate), obtained by extrusion in the non-resonant cavity

Uma amostra de partículas de poli(metacrilato de metilo) transparente, obtido por moldação (500 g), foi irradiada na cavidade de microondas não-ressonante de multi-fins (Figura 6) com 1 kW de energia fornecida durante 36 minutos. A temperatura da reacção registada durante a despolimerização estava na gama de 300°C a 400°C. Uma amostra do gás de topo foi retirada após 14 minutos de radiação contínua de microondas. O produto gasoso foi analisado por GCMS e verificou-se que continha: dióxido de carbono; 2-metil-l-propeno; acrilato de metilo e MMA. A massa do resíduo na cavidade, após a irradiação ter cessado, foi determinada e a perda de massa do polímero foi calculada como sendo de 86%. O condensado foi analisado por GC e verificou-se que continha 93,4% de MMA, com uma recuperação global de MMA e um rendimento em MMA de 60% e 52% respectivamente. O condensado foi também analisado por GCMS e verificou-se que continha impurezas menores de: metacrilato de etenilo; dimetilpentenoato de metilo; metacrilato de butilo; metilenobutanodioato de dimetilo; 2-metilpentanodioato de dimetilo; (metilpropenil)propanodioato de dimetilo e dicarboxilato de dimetil-l,4-ciclo-hexano.A sample of transparent poly (methyl methacrylate) particles obtained by molding (500 g) was irradiated in the multi-purpose non-resonant microwave cavity (Figure 6) with 1 kW of power supplied for 36 minutes. The reaction temperature recorded during the depolymerization was in the range of 300 ° C to 400 ° C. A sample of the top gas was withdrawn after 14 minutes of continuous microwave radiation. The gaseous product was analyzed by GCMS and found to contain: carbon dioxide; 2-methyl-1-propene; acrylate and MMA. The mass of the residue in the well after the irradiation had ceased was determined and the loss of mass of the polymer was calculated to be 86%. The condensate was analyzed by GC and found to contain 93.4% MMA, with an overall recovery of MMA and an MMA yield of 60% and 52% respectively. The condensate was also analyzed by GCMS and found to contain minor impurities of: ethenyl methacrylate; dimethylpentenoate; butyl methacrylate; methylenebutanedioate; Dimethyl 2-methylpentanedioate; (methylpropenyl) propanedioate and dimethyl-1,4-cyclohexane dicarboxylate.

Exemplo 1 (ΊΊExample 1 (ΊΊ

Decomposição de poli(metacrilato de metilo) de alto impacto na cavidade não-ressonanteDecomposition of high impact poly (methyl methacrylate) in the non-resonant cavity

Uma amostra de partículas de poli(metacrilato de metilo) de alto impacto (480 g) foi irradiada na cavidade de microondas não-ressonante de multi-fins (Figura 6), com 0,5 kW de energia fornecida durante 90 minutos. A temperatura da reacção registada durante a despolimerização estava na gama de 300°C a 415°C. Uma amostra do gás da camada da frente foi retirada após 17 minutos de radiação contínua de microondas. O produto gasoso foi analisado por GCMS e verificou-se que continha: dióxido de carbono; 2-metil-l-propeno; acrilato de etilo; MMA e propanoato de metil-2-metilo. A massa do resíduo na cavidade, após a irradiação ter cessado foi determinada e a perda de massa do polímero foi calculada como sendo 85%. O condensado foi analisado por GC e verificou-se que continha 71,7% de MMA, com uma recuperação global de MMA e um rendimento em MMA de 47% e 40% respectivamente. O condensado foi também analisado por GCMS e verificou-se que continha impurezas menores de: metacrilato de etilo; estireno; acrilato de butilo; dimetilpentenoato de metilo e metacrilato de butilo.A sample of high impact poly (methacrylate) particles (480 g) was irradiated in the multi-purpose non-resonant microwave cavity (Figure 6), with 0.5 kW of energy supplied for 90 minutes. The reaction temperature recorded during the depolymerization was in the range of 300 ° C to 415 ° C. A sample of the gas from the front layer was removed after 17 minutes of continuous microwave radiation. The gaseous product was analyzed by GCMS and found to contain: carbon dioxide; 2-methyl-1-propene; acrylate; MMA and methyl-2-methyl propanoate. The mass of the residue in the well after the irradiation had ceased was determined and the loss of mass of the polymer was calculated to be 85%. The condensate was analyzed by GC and found to contain 71.7% MMA, with an overall recovery of MMA and an MMA yield of 47% and 40% respectively. The condensate was also analyzed by GCMS and found to contain minor impurities of: ethyl methacrylate; styrene; butyl acrylate; dimethylpentenoate and butyl methacrylate.

84 596 ΕΡ Ο 915 917/ΡΤ 2384 596 ΕΡ Ο 915 917 / ΡΤ 23

Exemplo UklExample Ukl

Decomposição de poli(metacrilato de metilo) em limalhas numa cavidade mono-modo (escala laboratorial)Decomposition of poly (methyl methacrylate) into filings in a mono-mode cavity (laboratory scale)

Uma amostra de poli(metacrilato de metilo) em limalhas (“serradura”) (2,1 g), misturada com aproximadamente 1% (m/m) de pó de carvão (como susceptibilizador de microondas), foi irradiada numa cavidade de microondas mono-modo (Figura 1), com 1 kW de energia fornecida durante 2 minutos. A massa do resíduo na cavidade, após a irradiação ter cessado, foi determinada e a perda de massa do polímero foi calculada como sendo 98%. O produto gasoso foi analisado por GCMS e verificou-se que continha predominantemente MMA, com traços de estireno, naftaleno e ftalato de dibutilo.A sample of poly (methyl methacrylate) chips ("sawdust") (2.1 g), mixed with approximately 1% (w / w) charcoal powder (as microwave susceptor), was irradiated in a microwave cavity mode (Figure 1), with 1 kW of power supplied for 2 minutes. The mass of the residue in the well after the irradiation had ceased was determined and the loss of mass of the polymer was calculated to be 98%. The gaseous product was analyzed by GCMS and found to contain predominantly MMA, with traces of styrene, naphthalene and dibutyl phthalate.

Exemplo 1Π)Example 1)

Decomposição de poli(metacrilato de metilo) em gel, numa cavidade mono-modo (escala laboratorial)Decomposition of poly (methyl methacrylate) gel, in a mono-mode cavity (laboratory scale)

Uma amostra de poli(metacrilato de metilo) em gel (MMA parcialmente polimerizado na fábrica) (0,8 g), misturado com aproximadamente 1% (m/m) de pó de carvão (como susceptibilizador de microondas), foi irradiada numa cavidade de microondas mono-modo (Figura 1), com 1 kW de energia fornecida durante 2,5 minutos. A massa do resíduo na cavidade, após a irradiação ter cessado foi determinada e a perda de massa do polímero foi calculada como sendo 84%. O produto gasoso foi analisado por GCMS e verificou-se que continha predominantemente MMA, com traços de xileno, estireno, 2-metilpropanonitrilo e 2-metilbutanoato de metilo.A sample of poly (methyl methacrylate) gel (MMA partially polymerized in the factory) (0.8 g), mixed with approximately 1% (w / w) charcoal powder (as microwave susceptor) was irradiated into a well microwave mode (Figure 1), with 1 kW of power supplied for 2.5 minutes. The mass of the residue in the well after the irradiation had ceased was determined and the loss of mass of the polymer was calculated to be 84%. The gaseous product was analyzed by GCMS and found to contain predominantly MMA, with traces of xylene, styrene, 2-methylpropanenitrile and methyl 2-methylbutanoate.

Exemplo 2 - Aplicação do processo do invento a misturas físicas de polímerosExample 2 - Application of the process of the invention to physical mixtures of polymers

Exemplos 2 (a)(l)Examples 2 (a) (1)

Decomposição de uma mistura física dé polímeros, em que ambas as substâncias poliméricas se decompõem nos seus correspondentes monómerosDecomposition of a physical mixture of polymers, wherein both polymeric substances decompose into their corresponding monomers

Uma amostra de poli(metacrilato de metilo) transparente moldado em partículas (231 g) e peletes de poliestireno transparente (231 g) foi irradiada na cavidade de microondas não-ressonante de multi-fins (Figura 6), com 1 kW de energia fornecida durante 60 minutos. A temperatura da reacção registada durante a despolimerização estava na gama de 330°C a 400°C. Uma amostra do gás da camada da frente foi retirada após 22 minutos de radiação contínua de microondas. O produto gasoso foi analisado por GCMS e verificou-se que continha: MMA, 2-metil-l-propeno; dióxido de carbono e traços de 2-metilpropanoato deA sample of particulate molded transparent poly (meth) acrylate (231 g) and transparent polystyrene pellets (231 g) was irradiated in the multi-purpose non-resonant microwave cavity (Figure 6) with 1 kW of power supplied for 60 minutes. The reaction temperature recorded during the depolymerization was in the range of 330 ° C to 400 ° C. A sample of the gas from the front layer was removed after 22 minutes of continuous microwave radiation. The gaseous product was analyzed by GCMS and found to contain: MMA, 2-methyl-1-propene; carbon dioxide and traces of 2-methylpropanoate of

84 59684 596

ΕΡ Ο 915 917/PT 24 metilo; tolueno e estireno. A massa do resíduo na cavidade, após a irradiação ter cessado foi determinada e a perda de massa do polímero foi calculada como sendo 70%. O condensado foi analisado por RMN e verificou-se que continha 29% (m/m) de MMA e 64% (m/m) de estireno, com um rendimento em MMA e estireno de 31% e 67%, respectivamente. O condensado foi também analisado por GCMS e verificou-se que continha impurezas em quantidades menores de: metilestireno, dímeros e trímeros de estireno, assim como vestígios de tolueno.Methyl; toluene and styrene. The mass of the residue in the well after the irradiation had ceased was determined and the loss of mass of the polymer was calculated to be 70%. The condensate was analyzed by NMR and found to contain 29% (m / m) MMA and 64% (m / m) styrene, with a yield of MMA and styrene of 31% and 67%, respectively. The condensate was also analyzed by GCMS and found to contain impurities in minor amounts of: methyl styrene, styrene dimers and trimers, as well as traces of toluene.

Exemplo 2 (si)(2)Example 2 (si) (2)

Separação de dois monómeros recuperados em forma líquida, por destilação O condensado produzido tal como descrito no Exemplo 2 (a)(l), e contendo 29% (m/m) de MMA e 64% (m/m) de estireno, foi destilado sob vácuo a 60-70 kPa. Durante a destilação, a temperatura foi aumentada incrementalmente de 25 a 150°C, durante aproximadamente 6 horas. A primeira fracção recolhida foi analisada por RMN e verificou-se que continha 84% (m/m) de MMA e 6% (m/m) de estireno. Verificou-se que a fracção final, também analisada por RMN, continha 72% (m/m) de estireno e 18% (m/m) de MMA. A optimização do procedimento de destilação melhorará a separação dos monómeros.The condensate produced as described in Example 2 (a) (1) and containing 29% (m / m) of MMA and 64% (m / m) of styrene was distilled under vacuum at 60-70 kPa. During distillation, the temperature was incrementally increased from 25 to 150 ° C for approximately 6 hours. The first fraction collected was analyzed by NMR and found to contain 84% (m / m) MMA and 6% (m / m) styrene. The final fraction, also analyzed by NMR, was found to contain 72% (m / m) styrene and 18% (m / m) MMA. Optimization of the distillation procedure will improve the separation of the monomers.

Exemplos 2 fb&quot;!Examples 2 fb &quot;

Decomposição de uma mistura física de polímeros, em que ambas as substâncias poliméricas se decompõem, mas apenas uma no seu monómero correspondenteDecomposition of a physical mixture of polymers, in which both polymeric substances decompose, but only one in its corresponding monomer

Uma mistura de poli(metacrilato de metilo) transparente moldado em partículas (209 g) e esferas de polietileno transparente (209 g) foi irradiada na cavidade de microondas não-ressonante de multi-fíns (Figura 6), com 1 kW de energia fornecida durante 45 minutos. A temperatura da reacção registada durante a despolimerização estava na gama de 300°C a 390°C. Uma amostra do gás de topo foi retirada após 25 minutos de radiação contínua de microondas. O produto gasoso foi analisado por GCMS e verificou-se que continha predominantemente MMA, 2-metil-l-propeno e dióxido de carbono. A massa do resíduo na cavidade, após a irradiação ter cessado, foi determinada e a perda de massa do polímero foi calculada como sendo 38%. O condensado foi analisado por GC e verificou-se que continha 97,6% de MMA. O condensado foi também analisado por GCMS e verificou-se que continha impurezas em quantidades menores de éster de 2-metilbutanoato, ésteres de pentano e hexano, estireno, dímero de estireno, e C]4H2g e C 16^32-A mixture of transparent particulate molded poly (meth) acrylate (209 g) and clear polyethylene beads (209 g) was irradiated in the multiresistant nonresonant microwave cavity (Figure 6), with 1 kW of energy supplied for 45 minutes. The reaction temperature recorded during the depolymerization was in the range of 300 ° C to 390 ° C. A sample of the top gas was withdrawn after 25 minutes of continuous microwave radiation. The gaseous product was analyzed by GCMS and found to contain predominantly MMA, 2-methyl-1-propene and carbon dioxide. The mass of the residue in the well after the irradiation had ceased was determined and the loss of mass of the polymer was calculated to be 38%. The condensate was analyzed by GC and found to contain 97.6% MMA. The condensate was also analyzed by GCMS and found to contain impurities in minor amounts of 2-methylbutanoate ester, pentane and hexane esters, styrene, styrene dimer, and C4H2g and C164-32-

Exemplo 2 (c)Example 2 (c)

Decomposição selectiva de uma mistura física de polímeros, em que a temperatura de 25 84 596Selective decomposition of a physical mixture of polymers, wherein the temperature of 25 84 596

ΕΡ Ο 915917/PT decomposição e os factores de perda dielétrica são significativamente diferentesDecomposition and the dielectric loss factors are significantly different

Uma amostra de poli(metacrilato de metilo) transparente moldado em partículas (243 g) e politetrafluoroetileno em pó (243 g) foi irradiada na cavidade de microondas não-ressonante de multi-fins (Figura 6), com 1 kW de energia fornecida durante 40 minutos. A temperatura da reacção registada durante a despolimerização estava na gama de 300°C a 390°C. Uma amostra do gás da camada da frente foi retirada após 15 minutos de radiação contínua de microondas. O produto gasoso foi analisado por GCMS e verificou-se que continha MMA, 2-metil-l-propeno e dióxido de carbono. A massa do resíduo na cavidade, após a irradiação ter cessado, foi determinada e a perda de massa do polímero foi calculada como sendo 36%. O condensado foi analisado por GC e verificou-se que continha 98,6% de MMA.A sample of particulate molded clear poly (meth) acrylate (243 g) and powdered polytetrafluoroethylene (243 g) was irradiated in the multi-purpose non-resonant microwave cavity (Figure 6) with 1 kW of energy supplied during 40 minutes. The reaction temperature recorded during the depolymerization was in the range of 300 ° C to 390 ° C. A sample of the gas from the front layer was removed after 15 minutes of continuous microwave radiation. The gaseous product was analyzed by GCMS and found to contain MMA, 2-methyl-1-propene and carbon dioxide. The mass of the residue in the cavity after irradiation ceased was determined and the loss of mass of the polymer was calculated as 36%. The condensate was analyzed by GC and found to contain 98.6% MMA.

Exemplo 3 - Aplicação do processo do invento a poliestireno (PS)Example 3 - Application of the process of the invention to polystyrene (PS)

Exemplo 3 (a.)Example 3 (a.)

Decomposição de poliestireno na cavidade mono-modo (escala laboratorial)Decomposition of polystyrene in the mono-mode cavity (laboratory scale)

Uma amostra de poliestireno (± 0,5 g) e carvão (20% em massa) foi irradiada numa cavidade de microondas mono-modo (Figura 1), com 1 kW de energia fornecida durante 60 segundos. Recuperou-se monómero de estireno a partir dos gases produzidos. (A energia fornecida e reflectida e o tempo de reacção não foram optimizados).A sample of polystyrene (± 0.5 g) and charcoal (20% by mass) was irradiated in a mono-mode microwave cavity (Figure 1), with 1 kW of energy supplied for 60 seconds. Styrene monomer was recovered from the gases produced. (The supplied and reflected energy and the reaction time were not optimized).

Exemplo 3 tblExample 3 tbl

Decomposição de poliestireno numa cavidade não-ressonanteDecomposition of polystyrene in a non-resonant cavity

Uma amostra de peletes de poliestireno transparente (481 g) e 10% (m/m) de peletes de carbono, foi irradiada na cavidade de microondas não-ressonante de multi-fins (Figura 6), com 0,5 kW de energia fornecida durante 10 minutos. A temperatura da reacção registada durante a despolimerização estava na gama de 200°C a 290°C. Uma amostra do gás de topo foi retirada após 24 minutos de radiação contínua de microondas. O produto gasoso foi analisado por GCMS e verificou-se que continha estireno, dióxido de carbono, benzeno, etilbenzeno e tolueno. A massa do resíduo na cavidade, após a irradiação ter cessado, foi determinada e a perda de massa do polímero foi calculada como sendo 21%. O condensado foi analisado por RMN e verificou-se que continha aproximadamente 60% (m/m) de estireno, 30% (m/m) de trímero e dímero de estireno, 6% (m/m) de etilbenzeno e 4% (m/m) de tolueno. O condensado foi também analisado por GCMS e verificou-se que continha pequenas quantidades de (l-metiletil)benzeno; (l-metiletenil)benzeno; e benzeno. Os 84 596 ΕΡ Ο 915 917/ΡΤ 26A sample of transparent polystyrene pellets (481 g) and 10% (w / w) of carbon pellets was irradiated in the multi-purpose non-resonant microwave cavity (Figure 6), with 0.5 kW of energy supplied for 10 minutes. The reaction temperature recorded during the depolymerization was in the range of 200 ° C to 290 ° C. A sample of the top gas was withdrawn after 24 minutes of continuous microwave radiation. The gaseous product was analyzed by GCMS and found to contain styrene, carbon dioxide, benzene, ethylbenzene and toluene. The mass of the residue in the well after the irradiation had ceased was determined and the loss of mass of the polymer was calculated to be 21%. The condensate was analyzed by NMR and found to contain about 60% (w / w) styrene, 30% (w / w) styrene trimer and dimer, 6% (w / w) ethylbenzene and 4% m / m) of toluene. The condensate was also analyzed by GCMS and found to contain small amounts of (1-methylethyl) benzene; (1-methylethenyl) benzene; and benzene. 84 596 ΕΡ Ο 915 917 / ΡΤ 26

últimos compostos não foram detectados por RMN, uma vez que os sinais destes compostos foram mascarados pelos sinais de outros compostos, presentes em maiores quantidades.The latter compounds were not detected by NMR, since the signals of these compounds were masked by the signals of other compounds present in larger amounts.

Exemplo 4 - Aplicação do processo do invento a poli(tereftalato de etileno) (PET)Example 4 - Application of the process of the invention to polyethylene terephthalate (PET)

Exemplo 4 (a)Example 4 (a)

Decomposição de poli(tereftalato de etileno) na cavidade mono-modoDecomposition of poly (ethylene terephthalate) into the mono-mode cavity

Uma amostra de poli(tereftalato de etileno) (2,01 g) misturada com 0,09 g de carvão (como susceptibilizador de microondas, 4,36% m/m) foi irradiada numa cavidade mono-modo usando uma potência fornecida de 1 kW e um tempo total de irradiação de 5 minutos (nem a energia nem o tempo de irradiação foram optimizados). Foi registada uma perda de massa de 66,7%. O produto gasoso foi analisado e verificou-se que continha dióxido de carbono, acetaldeído e benzeno como produtos principais. Verificou-se que o resíduo continha predominantemente ácido tereftálico, um dos monómeros valiosos no fabrico de PET. Com uma pequena quantidade de PET por reagir.A sample of poly (ethylene terephthalate) (2.01 g) mixed with 0.09 g of charcoal (as microwave susceptor, 4.36% m / m) was irradiated in a mono mode cavity using a power supplied from 1 kW and a total irradiation time of 5 minutes (neither the energy nor the irradiation time were optimized). A mass loss of 66.7% was recorded. The gaseous product was analyzed and found to contain carbon dioxide, acetaldehyde and benzene as major products. The residue was found to contain predominantly terephthalic acid, one of the valuable monomers in the manufacture of PET. With a small amount of unreacted PET.

Exemplo 4 íblExample 4 (b)

Decomposição de poli(tereftalato de etileno) numa cavidade não-ressonanteDecomposition of poly (ethylene terephthalate) in a non-resonant cavity

Uma amostra de peletes de poli(tereftalato de etileno) (PET) transparente (717 g) e 10% (m/m) de peletes de carvão foi irradiada na cavidade de microondas não-ressonante de multi-fins (Figura 6), com 0,5 kW de energia fornecida durante 30 minutos. A temperatura da reacção registada durante a despolimerização estava na gama de 400°C a 470°C. Uma amostra do gás de topo foi retirada após 12 minutos de radiação contínua de microondas. O produto gasoso foi analisado por GCMS e verificou-se que continha predominantemente dióxido de carbono e acetaldeído. Quantidades menores de benzeno, etilbenzeno, tolueno e estireno foram também encontradas na amostra de gás. Tal como se esperava, não se formou condensado nesta experiência. O produto sólido depositado nas paredes da cavidade (fora da zona da reacção) foi analisado por RMN e verificou-se que continha aproximadamente 44% (m/m) de ácido tereftálico e 56% (m/m) de ácido hidroxi(viniloxicarbonil)benzóico.A sample of transparent polyethylene terephthalate (PET) pellets (717 g) and 10% (m / m) of carbon pellets was irradiated in the multi-purpose non-resonant microwave cavity (Figure 6), with 0.5 kW of power supplied for 30 minutes. The reaction temperature recorded during the depolymerization was in the range of 400 ° C to 470 ° C. A sample of the top gas was withdrawn after 12 minutes of continuous microwave radiation. The gaseous product was analyzed by GCMS and found to contain predominantly carbon dioxide and acetaldehyde. Minor amounts of benzene, ethylbenzene, toluene and styrene were also found in the gas sample. As expected, no condensate was formed in this experiment. The solid product deposited on the walls of the well (outside the reaction zone) was analyzed by NMR and found to contain approximately 44% (w / w) terephthalic acid and 56% (w / w) hydroxy (vinyloxycarbonyl) benzoic acid.

Exemplo 5 - Ilustração de polímeros que não se degradam em monómerosExample 5 - Illustration of polymers that do not degrade into monomers

Exemplo 5 falExample 5

Decomposição de polietileno numa cavidade mono-modo (escala laboratorial)Decomposition of polyethylene in a single-mode cavity (laboratory scale)

Uma amostra de polietileno (2,4 g) misturada aproximadamente com 14% (m/m) deA sample of polyethylene (2.4 g) mixed with approximately 14% (w / w) of

84 59684 596

ΕΡ Ο 915 917/PT 27 carvão em pó (como susceptibilizador de microondas), foi irradiada numa cavidade de microondas mono-modo (Figura 1) usando uma energia fornecida de 2 kW durante 2 minutos. O produto gasoso foi analisado por GCMS e verificou-se que continha propeno, hexeno, benzeno, hepteno, como produtos principais e octeno, noneno, estireno, 1-propilbenzeno, e hidrocarbonetos com 10 a 23 átomos de carbono, como produtos menores.(As microwave susceptor) was irradiated in a mono-mode microwave cavity (Figure 1) using a supplied energy of 2 kW for 2 minutes. The gaseous product was analyzed by GCMS and found to contain propene, hexene, benzene, heptene, as major products and octene, nonene, styrene, 1-propylbenzene, and hydrocarbons having 10 to 23 carbon atoms, as minor products.

Exemplo 5 fbfExample 5 fbf

Decomposição de polipropileno numa cavidade mono-modo (escala laboratorial)Decomposition of polypropylene into a mono-mode cavity (laboratory scale)

Uma amostra de polipropileno (1,5 g) misturada aproximadamente com 15% (m/m) de carvão em pó (como susceptibilizador de microondas), foi irradiada numa cavidade de microondas mono-modo (Figura 1) usando uma energia fornecida de 1 kW durante 20 segundos. O produto gasoso foi analisado por GCMS e verificou-se que continha propeno, hexeno, benzeno e noneno, como produtos principais, tolueno e estireno como produtos menores, e vestígios de 1-propinilbenzeno, 2-dodeceno, naftaleno, C15H30, C16H32, C12H10, Ci4H10 e C16H]0. O processo do invento tem várias vantagens sobre os processos conhecidos para a decomposição dos polímeros. As vantagens do processo do invento incluem a pureza do produto, a potencial eliminação da necessidade de passos de processamento a jusante, impacto ambiental mínimo, maior eficiência de energia devido a aquecimento volumétrico directo do polímero, melhores características de saúde ocupacional e de segurança, e reduzida acumulação de resíduo sólido. A melhoria da eficiência de energia e os reduzidos volumes de efluentes (tais como o efluente de lavagem e o resíduo de chumbo no caso do PMMA) proporcionam vantagens significativas de custos operacionais do processo de microondas em relação a processos de despolimerização alternativos e mais convencionais, apesar de um custo de investimento inicial superior.A sample of polypropylene (1.5 g) mixed with approximately 15% (w / w) charcoal powder (as microwave susceptor) was irradiated in a mono-mode microwave cavity (Figure 1) using an energy supplied from 1 kW for 20 seconds. The gaseous product was analyzed by GCMS and found to contain propene, hexene, benzene and nonene as the major products, toluene and styrene as minor products, and traces of 1-propynylbenzene, 2-dodecene, naphthalene, C 15 H 30, C 16 H 32, C 12 H 10 , C 14 H 10 and C 16 H 10 O. The process of the invention has several advantages over known processes for the decomposition of the polymers. Advantages of the process of the invention include purity of the product, potential elimination of the need for downstream processing steps, minimal environmental impact, increased energy efficiency due to direct volumetric heating of the polymer, improved occupational health and safety characteristics, and reduced accumulation of solid waste. Improved energy efficiency and reduced volumes of effluents (such as washing effluent and lead residue in the case of PMMA) provide significant advantages of operating costs of the microwave process over alternative and more conventional depolymerization processes, despite a higher initial investment cost.

Em particular, o invento proporciona um processo que é de uso particular para o poli(metacrilato de metilo) como espécie polimérica. Com base em estudos extensivos à escala de bancada (1,5-2 kg/h) relativamente ao PMMA, uma comparação dos custos de produção (variáveis, excluindo o custo dos resíduos de PMMA, e custos operacionais fixos, excluindo a depreciação) para as microondas e os processos de banho de chumbo mostram ganhos de 74% para o processo de microondas sobre o banho de chumbo. Isto deve-se ao facto de os custos de energia poderem ser reduzidos até 61%, ao mesmo tempo que o custo dos produtos químicos pode ser reduzido em 87%, eliminando passos de processamento a jusante (e.g. lavagens). Para além disso, a eliminação de efluentes sólidos e aquosos reduz consideravelmente os custos do tratamento dos efluentes e de controlo ambiental até 94%. 28 84 596In particular, the invention provides a process which is of particular use for poly (methyl methacrylate) as a polymeric species. On the basis of extensive bench scale studies (1.5-2 kg / h) for PMMA, a comparison of production costs (variables, excluding the cost of PMMA waste, and fixed operating costs, excluding depreciation) for microwaves and lead bath processes show gains of 74% for the microwave process over the lead bath. This is due to the fact that energy costs can be reduced up to 61%, while the cost of the chemicals can be reduced by 87%, eliminating downstream processing steps (e.g. washes). In addition, the disposal of solid and aqueous effluents considerably reduces the cost of effluent treatment and environmental control by up to 94%. 28 84 596

ΕΡ Ο 915 917/PTΕΡ Ο 915 917 / EN

Incluindo ο custo do resíduo de PMMA, isto traduz-se em ganhos de 11% no custo de produção para o processo de microondas, em relação ao processo do banho de chumbo.Including the cost of the PMMA residue, this translates to 11% gains in the cost of production for the microwave process, compared to the lead bath process.

Lisboa,Lisbon,

19. Mftl 2DOO19. Mftl 2DOO

Por AECI LIMITED - O AGENTE OFICIAL -By AECI LIMITED - THE OFFICIAL AGENT -

CUNHA FERREIRA Ag. Of. Pr. Ind. duo das Flores, 74 - 4.° i 1 SOO LISBOA ICUNHA FERREIRA Ag. Of. Pr. Ind. Duo das Flores, 74 - 4 ° 1 SOO LISBOA I

Claims (10)

84 596 ΕΡ0 915 917/PT REIVINDICAÇÕES 1 - Processo para a decomposição de um polímero que é capaz de sofrer despolimerização térmica para o seu monómero ou monómeros, sendo o polímero seleccionado do grupo constituído por poli(metacrilato de metilo), politetrafluoroetileno, poliestireno, poli(tereftalato de etileno), poli(a-metilestireno) e poliisobutileno, e para recuperar pelo menos um dos monómeros, que inclui os passos de: (i) sujeitar o polímero numa forma sólida, de gel, parcialmente fundida ou fundida a um aquecimento com microondas durante um período de tempo e a uma temperatura suficientes para decompor o polímero para produzir o monómero ou monómeros numa forma gasosa, líquida ou sólida, sem decomposição substancial do monómero ou monómeros; e (ii) recuperação de pelo menos um dos monómeros ou monómero.A process for the decomposition of a polymer which is capable of undergoing thermal depolymerization for its monomer or monomers, the polymer being selected from the group consisting of poly (methyl methacrylate), polytetrafluoroethylene, polystyrene, poly (ethylene terephthalate), poly (α-methylstyrene) and polyisobutylene, and to recover at least one of the monomers, which comprises the steps of: (i) subjecting the polymer in a solid, gel form, partially molten or fused to a heating with microwaves for a period of time and at a temperature sufficient to decompose the polymer to produce the monomer or monomers in a gaseous, liquid or solid form without substantial decomposition of the monomer or monomers; and (ii) recovering at least one of the monomers or monomer. 2 - Processo de acordo com a reivindicação 1, em que o processo inclui o passo de: (iii) quando dois ou mais monómeros são recuperados no passo (ii), separação dos monómeros um do outro;A process as claimed in claim 1, wherein the process comprises the step of: (iii) when two or more monomers are recovered in step (ii), separation of the monomers from one another; 3 - Processo de acordo com a reivindicação 1 ou reivindicação 2, em que o processo inclui os passos de: (iv) quando o monómero ou monómeros estão na forma gasosa, condensação do monómero ou monómeros.A process as claimed in claim 1 or claim 2, wherein the process comprises the steps of: (iv) when the monomer or monomers are in the gaseous form, condensation of the monomer or monomers. 4 - Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, em que o processo inclui o passo de: (v) purificação do monómero ou monómeros condensados.A process according to any one of claims 1 to 3, wherein the process comprises the step of: (v) purifying the condensed monomer or monomers. 5 - Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, em que antes do passo (i) o polímero é pré-aquecido até uma temperatura adequada.A process according to any one of claims 1 to 4, wherein before step (i) the polymer is preheated to a suitable temperature. 6 - Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, em que no passo (i) o polímero é misturado com um absorvedor ou susceptibilizador de microondas. 84 596 ΕΡΟ915 917/PT 2/2A process according to any one of claims 1 to 5, wherein in step (i) the polymer is mixed with a microwave absorber or susceptibiliser. 84 596 ΕΡΟ915 917 / EN 2/2 7 - Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, em que o passo (i) é realizado sob uma atmosfera inerte.A method according to any one of claims 1 to 6, wherein step (i) is carried out under an inert atmosphere. 8 - Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, em que no passo (i) o aquecimento por microondas é efectuado numa cavidade de um reactor de microondas mono-modo, multi-modo ou não-ressonante.A process as claimed in any one of claims 1 to 7, wherein in step (i) the microwave heating is effected in a well of a mono-mode, multi-mode or non-resonant microwave reactor. 9 - Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, em que o polímero é seleccionado do grupo constituído por poli(metacrilato de metilo), politetrafluoroetileno, poli(a-metilestireno), poliestireno e poliisobutileno.A process according to any one of claims 1 to 8, wherein the polymer is selected from the group consisting of poly (methyl methacrylate), polytetrafluoroethylene, poly (α-methylstyrene), polystyrene and polyisobutylene. 10 - Processo de acordo com a reivindicação 9, em que o polímero é poli(metacrilato de metilo). Lisboa, 19. MAI 2D0u Por AECI LIMITED - O AGENTE OFICIAL -A process according to claim 9, wherein the polymer is poly (methyl methacrylate). Lisbon, 19. MAI 2D0u By AECI LIMITED - THE OFFICIAL AGENT - Ag. Of. Pr. Ind. j Rua des Flores, 74 - - j 1SGO LISBO/ i DA CUNHA FERRi:Ag. Of. Pr. Ind. J Rua des Flores, 74 - - 1SGO LISBO / i DA CUNHA FERRi:
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